工艺参数对管材激光弯曲成形影响规律的研究

管材激光弯曲成形是一种柔性金属塑性成形方法。将连续的激光光斑简化为一间歇跳跃的方形匀强面热源,并考虑材料性能参数与温度的相关性,建立了管材激光弯曲成形的热-机耦合有限元工艺仿真模型,对成形过程进行了数值模拟。有限元模拟结果表明:在其他条件不变的情况下,激光弯曲角度随激光功率的增大而增大,两者基本上成线性关系;弯曲角度随扫描速度的升高而减小,随光斑直径的减小而增大,但当光斑直径减小到一定程度后,弯曲角度开始减小;弯曲角度随扫描包角的增大而增大,当扫描包角为180°时,弯曲角度达到最大,弯曲角度随扫描包角的继续增大而减小;扫描次数与弯曲角度间成近似的线性关系,且第一次扫描管材产生的弯曲角度最大。     

管材激光成形的数值模拟研究

建立了管材激光弯曲成形的有限元模型,对成形过程进行了数值模拟分析。模拟结果表明对应于加热和冷却阶段,管材的激光弯曲成形分别经历反向弯曲和正向弯曲两个变形阶段。管材加热区与未加热区域之间形成的较大的塑性应变差使得管材整体上产生了朝向激光束的正向弯曲。成形的机理主要表现为增厚机理。未加热区域的管材壁厚基本不变化,不会出现机械弯曲中管材的破裂问题。     

管材成形技术综述

与板材一样，管材也是工业生产中广泛使用的重要原料。随着技术的进步，各种管材加工技术得到了快速发展。其中，具有低能耗、省材料、高效率等优点的塑性成形，逐渐成为管材加工的主要手段。本文以广泛应用的典型管成形工艺方法为重点，介绍了各种管成形的工艺、设备等内容。     

工艺参数对管材绕弯成形的影响分析

管材数控绕弯精确成形技术是管材生产的重要手段,也是多因素耦合交互作用的复杂力学过程,加工过程中的工艺参数决定了产生截面畸变、壁厚变化等工艺问题的大小,不合理的工艺参数会影响管材的成形精度和生产效率。基于ANSYS/LS-DYNA进行管材绕弯成形过程的有限元数值模拟,得到工艺参数对成形问题的影响规律,通过与理论解和实验结果的对比,证明了有限元仿真过程的正确性,为生产实际及后续工艺参数的优化提供了可靠的技术依据。     

管材固体颗粒介质成形工艺及其塑性理论研究

提出一种既能克服刚性模成形和软模成形的缺点又吸取它们各自优点的成形工艺——管材固体颗粒成形工艺（SGMF），为材料的制备和加工提供了新的方法和手段。采用塑性理论对非均匀内压作用下的管材成形过程中的自由变形区塑性变形进行研究，建立了在非均匀内压作用下的管材成形塑性理论，得到了自由变形区的应力、应变及其壁厚的理论计算公式，并通过试验进行了实际验证。     

管材固体颗粒介质成形新工艺

传统的软模成形技术促进了管材成形技术的发展,但也存在许多不足。针对传统软模成形的缺点提出管材固体颗粒介质成形新工艺(Solid granules medium forming technology, SGMF)。该新工艺既可解决流体介质、粘性介质的密封难题,又具有内压非均匀分布,便于控制工件成形,提高材料成形极限的优点,为材料的制备和加工提供了新的方法和手段。针对固体颗粒介质传压特点,提出线性载荷模型和余弦载荷模型。采用塑性理论对非均匀内压作用下的管材成形过程中,自由变形区塑性变形进行研究,建立在非均匀内压作用下的管材成形塑性理论,得到自由变形区应力、应变、厚度计算公式,并通过试验进行实际验证。     

金属薄板激光弯曲成形的工艺参数研究

以不锈钢薄板的激光弯曲成形为研究对象,研究其成形的工艺过程及影响因素;介绍实验设备和激光调焦方法。通过实验研究了激光能量因素、扫描速度因素、激光光斑大小和扫描次数等因素对弯曲成形角度的影响。     

基于神经网络和粒子群算法的管材弯曲工艺参数优化

针对弯管成形质量受多个工艺参数耦合影响的问题,提出基于神经网络和粒子群算法相结合的工艺参数优化方法。以压模压力、压模助推力、芯轴间隙、芯轴伸出量作为优化对象,以壁厚减薄率、横截面畸变率和起皱值最小为优化目标,通过神经网络构建优化对象和优化目标之间的非线性函数关系,并以此作为粒子群优化算法的适应度函数,实现管材弯曲的多目标工艺参数优化,最后进行了理论分析和实验验证。     

金属板料拉深成形工艺参数优化的正交试验研究

成形工艺参数影响金属板料的拉深成形性能,对多道次拉深的影响显著性因素也不一致。针对影响板料拉深成形性能的主要因素,运用正交试验方法确定出了影响首次和二次拉深成形性能的显著性因素。通过优化组合参数,提高了拉深成形效率。     

5083铝合金激光-MIG复合单面焊双面成形打底焊工艺优化

采用激光-熔化极惰性气体保护电弧(MIG)复合焊对5083铝合金板进行打底焊,以模拟铝合金罐体单面成形对接焊缝,研究了激光束摆动方式(不摆动、直线摆动、圆形摆动、方形摆动)、激光功率(2.5～4.0 kW)、组对间隙(0,1 mm)和错边(0,1 mm)对焊缝成形质量的影响,并分析了优化工艺下接头的力学性能。结果表明：在3.0 kW激光功率下,当激光束不摆动时,焊缝背面不连续并伴有凹坑,当激光束直线摆动时,焊缝内部存在大量气孔;在圆形激光束摆动模式下,当激光功率为2.5 kW时,焊缝背面未形成连续的全熔透焊缝,当激光功率为4.0 kW时,焊缝出现严重的下塌现象。3.0～3.5 kW激光功率以及圆形或方形激光束摆动模式能够实现单面焊背面自由成形,且焊缝成形良好,在不同组对间隙和错边条件下表现出较强的适应性;在激光功率为3.0 kW、激光束摆动模式为圆形摆动的优化工艺下,焊接接头抗拉强度达到母材的90%,正弯和背弯后接头中均未出现裂纹和其他开口缺陷,满足工程应用要求。     

薄壁管材推弯工艺参数灵敏度分析

利用有限元分析软件ABAQUS,构建管材推弯有限元仿真模型,并利用推弯实验验证有限元模型的正确性。通过以椭圆率、管壁减薄量、弯曲回弹角度为指标的多指标正交实验方法,研究了相对弯曲半径(管材弯曲半径与内轮模直径的比值)、硬化系数、推弯长度、摩擦系数、推弯速度、芯棒深入长等主要影响因素对管材推弯成形质量的影响,并构建多指标正交实验矩阵分析模型,综合评价得出主要影响因素按灵敏度绝对值的排序及其最佳组合,为提高管材成形质量提供理论依据。     

管材激光弯曲的有限元分析

为了研究管材激光弯曲过程中的温度和应力情况,利用有限元软件ANSYS进行分析计算,采用APDL语言编写命令流,生成单元,模拟移动热源载荷.通过分析计算获取温度场,应力应变场的详细信息.分析结果表明管材激光弯曲成形过程中,管材先经历背向激光的弯曲,之后形成面向激光束的弯曲;最后,在加热位置内外表面会发生朝向外侧的凸起变形.     

一种结构优化方法的研究与实现

介绍了一种结构优化的方法--多学科设计优化（MDO）以及数学表达方法.用iSIGHT软件对轴承座进行分析,建立了一种结构优化系统.实例的优化结果验证了该系统的有效性和合理性.     

基于MDO方法电子设备关键结构的优化设计

利用VC++和iSIGHT构建了一套参数化建模和综合设计优化的平台,实现了基于MDO方法的某电子设备关键结构优化的整个流程。以某型号电子设备的关键结构的散热性能、振动性能和结构轻量化等建立多学科设计优化模型,并考虑各学科之间的耦合效应,采用连续二次规划(SQP)算法,优化求得结构参数全局最优解。     

数控机床主轴的多目标优化设计

对数控机床主轴的机构参数优化问题进行了研究。提出了一种以主轴重量、主轴伸出端的扰度为目标的结构参数多目标优化方法。研究了利用多学科优化设计软件iSIGHT对数控机床主轴进行多目标优化设计的方法步骤,并对一个简化的机床主轴模型进行了多目标优化设计,得到Pareto最优解集。研究表明,基于Pareto最优解的方法更适合于数控机床主轴的优化设计;利用iSIGHT进行优化设计,可以简化求解过程,具有一定的工程实用价值。     

PCA-TOPSIS法在激光熔覆工艺参数优化中的应用

为了改善H13钢抗疲劳磨损性能,利用4kW光纤激光器在H13钢表面激光熔覆Ni60A合金涂层。利用正交试验分析各工艺参数对熔池尺寸的影响。运用光学显微镜和扫描电镜分析涂层的显微组织形貌,通过显微硬度计测试涂层截面的显微硬度分布。依据单道熔覆层的熔池尺寸,采用PCA-TOPSIS法作为评价方法。以熔宽最大、熔深和熔高最小为优化目标,得出最佳工艺参数为激光功率(P)2.2kW,扫描速度(V)20mm/s,送粉率(F)26.42g/min。该工艺参数下的熔覆层与基体呈现良好的冶金结合、无气孔裂纹等缺陷,熔覆层截面显微硬度平均高达800HV,是基体的(3~4)倍。     

磁力研磨法加工弯管内表面的工艺参数优化

利用磁力研磨法,使安装在六自由度机械手的磁力研磨装置带动弯管内部的磁粒刷沿弯管中心轴线往复运动,同时磁力研磨装置旋转,解决空间弯管内表面研磨加工的技术难题。选取了影响磁力研磨工艺抛光弯管内表面的主要工艺参数（磁极转速、加工间隙、磁性磨粒粒径、轴向进给速度）并应用正交试验设计法对钛合金弯管内表面进行了研磨试验,结合试验数据对工艺参数进行了分析和优化。通过对比钛合金弯管内表面研磨前后的表面粗糙度及形貌变化,验证了采用磁力研磨工艺对弯管内表面进行光整加工的可行性和可靠性。     

板料激光弯曲过程中弯曲角度的预测

本文基于双链量子遗传(DCQGA)算法对BP神经网络的权值和阈值进行了优化,提出了BPN-DCQGA算法,建立了板料激光弯曲中弯曲角度的预测模型。利用实验结果作为样本数据对网络进行训练和校验,结果表明该算法能有效解决网络的收敛速度慢和易陷入局部最优解的问题。基于新的算法建立了板料激光弯曲工艺参数优化系统,该系统具有较好的鲁棒性和较准确的工艺参数优化和变形角度预测功能,为实际生产和加工提供了实用途径,同时推动了板料激光弯曲技术的实用化进程。     

基于iSIGHT的陶瓷轴承优化设计

以陶瓷轴承内部结构参数优化为目标,建立了其优化设计的数学模型.在此基础上,利用iSIGHT优化设计软件实现了优化过程.结果表明所建立的优化模型对陶瓷轴承的设计有一定的指导作用.