工艺参数对21-6-9高强不锈钢管数控弯曲壁厚减薄影响的显著性分析

为实现21-6-9高强不锈钢管数控弯曲精确成形,提高其成形质量与成形极限,需要对弯曲过程中壁厚减薄进行有效控制。基于ABAQUS/Explicit有限元软件平台,建立了21-6-9高强不锈钢管数控弯曲三维弹塑性有限元模型,并对其可靠性进行了验证。通过有限元模拟和正交试验,研究了工艺参数对21-6-9高强不锈钢管数控弯曲壁厚减薄影响的显著性及规律。结果表明,影响壁厚减薄的显著性工艺参数依次为芯棒伸出量、管材与芯棒间隙、管材与防皱块摩擦因数、管材与芯棒摩擦因数、管材与压块摩擦因数和弯曲速度,其影响规律为：壁厚减薄率随着芯棒伸出量、管材与防皱块摩擦因数、管材与芯棒摩擦因数、管材与压块摩擦因数、弯曲速度的增大或管材与芯棒间隙的减小而增大。采用多元线性回归方法建立了最大壁厚减薄率与显著性工艺参数之间的回归预测模型,经对比验证,回归预测模型结果与正交试验结果之间的相对误差不超过5%。     

管件弯曲工艺参数对截面质量影响有限元模拟

大口径船用管件多采用冷弯成形工艺,为掌握管件弯曲工艺参数对截面质量的影响规律,采用ABAQUS对管件弯曲过程进行模拟。模拟结果显示:随着芯棒与管件单侧间隙的增加,壁厚减薄率相应减小,单侧间隙合适范围为0.5mm~1mm;随着芯棒伸出量增加,弯管截面圆度值增大,芯棒伸出量合适范围为25mm~30mm。     

薄壁管绕弯工艺参数对壁厚影响分析

为探究薄壁管绕弯加工中各工艺参数对管件壁厚的影响。结合正交试验设计,利用有限元软件DYNAFORM进行了管件绕弯过程仿真,对管件弯曲段外侧和内侧壁厚数据进行了极差分析和方差分析。芯棒伸出量和压模摩擦因素对管件弯曲段外侧减薄率有较大影响,其中芯棒伸出量对减薄率的影响具有显著性;防皱模与管件间隙、压模摩擦因素、压模与管件间隙、芯棒与管件间隙对弯曲段内侧增厚率影响较大,但所有工艺参数对内侧增厚率的影响均不具有显著性。优化参数后的试验表明:减小防皱模、压模、芯棒与管件的间隙及芯棒伸出量,适当增大压模及芯棒与管件的摩擦有助于薄壁管获得更高的壁厚质量。     

数控弯管中芯棒对管壁厚减薄作用的有限元分析

通过对数控弯管过程的三维有限元模拟 ,获得了芯棒提前量、芯棒与管材间的间隙对管壁厚减薄的影响规律 :( 1)随着芯棒提前量的增大 ,管材壁厚减薄率增大。 ( 2 )当芯棒不提前时 ,随着管材与芯棒间间隙的增大 ,管材壁厚减薄率减小 ;当芯棒提前量在 0 .8E～ 1.2E范围时 ,随着管材与芯棒间间隙的增大 ,管材壁厚减薄率的变化趋势为先减小再增大     

绕弯成形工艺参数对薄壁管回弹的影响分析

为探究绕弯工艺参数对薄壁管弯曲回弹的影响,通过正交试验设计,应用有限元软件DYNAFORM建立了不同工艺参数下薄壁管绕弯三维模型,模拟了弯曲成形及卸除载荷后的回弹过程,对回弹角度进行了极差分析和方差分析。分析表明:防皱模间隙、镶块间隙、弯模间隙、芯棒前伸量对回弹影响相对较大,各模具与管件的摩擦对回弹影响较小;回弹随防皱模间隙、镶块间隙、芯棒前伸量的增大而减小,随弯模与管件间隙的增大而增大;所有工艺参数对回弹的影响不具有显著性。减小弯模与管件间隙,增大防皱模、镶块、压模与管件间隙及芯棒前伸量将有助于减小薄壁管回弹。     

AZ31B镁合金管材液压胀形数值模拟分析

基于管材轴向补料液压胀形技术,采用Dynaform有限元仿真软件对0.75mm厚的AZ31B镁合金管材的胀形过程进行了数值模拟分析。研究了模具圆角半径、液压力、模具间隙等工艺参数对镁合金管件壁厚分布和最大壁厚减薄量Δt的影响规律,并探索了相对合理的工艺参数。研究结果表明,镁合金管件的最小壁厚通常分布在最大胀形直径处,除非模具间隙过小;由于受到轴向作用力,管材两端会随模具间隙的改变而出现不均匀的壁厚增厚现象,并且受轴向压头作用的一端的壁厚增厚量相对较大;胀形过程中,当模具圆角半径为5mm,模具间隙为0.8mm时,获得的镁合金管件壁厚分布较均匀,成形效果较好。     

船用管件弯曲成型的有限元建模与实验验证

基于弯曲成型理论并结合船用管件弯曲成型的实际工况,采用ABAQUS/CAE模块建立了20钢管件的数控弯曲成型有限元模型,对建模过程中的力学模型、几何模型、单元定义、网格划分及其敏感性分析和约束接触设置等步骤进行了详细的说明。通过提取弯曲段横截面的最小壁厚值,与变形前的截面壁厚相比,定义了弯管外侧壁厚的减薄率。同时,通过提取畸变后的管件截面的椭圆长短轴,推导出了截面畸变程度质量指标的计算方法。与实验结果比较,有限元模型的计算结果与实验测量数据之间的相对误差较小,从而验证了有限元模型计算的精确度和可靠性,为管件的弯曲成型加工提供了理论依据,可应用于加工后管件质量的评价。     

TP2管材三维自由弯曲回弹及优化研究

回弹是金属管材在弯曲成形过程中无法避免的现象，它的存在降低了管材的成形质量。以外径12mm，壁厚1.5mm的TP2管材为研究对象，采用显式分析弯曲过程，隐式分析回弹过程。结合有限元数值模拟和实验，通过单因素分析法，探究弯曲模圆角半径和管材与导向机构间隙的变化对管材弯曲回弹的影响规律，分析参数的最优取值以优化管材弯曲成形过程。结果表明：回弹角在弯曲模圆角半径为2mm，管材与导向机构间隙值为0.3mm时最小。优化后的管材回弹角均小于2°，壁厚减薄率均小于2%，模拟结果与实验结果十分接近，优化后的管材成形质量较高。     

不同模具组合对0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管数控弯曲成形质量的影响

采用有限元法研究了不同模具组合下0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管数控弯曲应力应变分布、壁厚变化和截面畸变规律。研究结果表明：在弯曲模、夹块和压块组成的基本模块的基础上,添加防皱块会导致等效应力、切向拉应力和切向拉应变增加,而切向压应力、等效应变和切向压应变减小;添加芯棒会导致切向应力和等效应变减小,而等效应力和切向应变增大;同时添加防皱块和芯棒则会导致等效应力、切向应力和切向应变增大,而等效应变减小。添加防皱块会导致弯管截面畸变率增大,但对壁厚变化率影响不大;添加芯棒能够有效抑制弯管截面畸变,且壁厚减薄率仅为9.0%~9.15%,远小于15%的航空标准。综合考虑0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管数控弯曲成形质量和生产成本,可确定出最优的模具组合为弯曲模+压块+夹块+芯棒。     

基于POA-BP的TP2管材自由弯曲成形结果预测

将壁厚减薄率和椭圆率作为管材自由弯曲成形结果的评价指标,选取弯曲模与管材间隙值、弯曲模圆角半径值、管材弯曲变形区长度、导向机构圆角半径值、导向机构与管材间隙值作为影响因子。利用数值模拟方法对管材自由弯曲成形结果的评价指标和影响因子建立样本库,并随机选取6组作为测试样本,其余的作为训练样本,结合BP神经网络和鹈鹕优化算法对预测模型进行训练,构建POA-BP神经网络预测模型对管材自由弯曲成形结果进行预测。结果表明,POA-BP预测模型的壁厚减薄率和椭圆率的最大预测误差不超过2%,故POA-BP预测模型能够有效预测管材成形结果。     

不锈钢管弯曲成形回弹预测研究

使用有限元分析软件ABAQUS,建立了有效的不锈钢管材弯曲回弹有限元仿真模型,运用虚拟正交试验方法,研究了弯曲角度、直径、壁厚、助推速度以及弯曲模与管壁之间的摩擦系数,对弯曲回弹的影响,最后分别用线性回归和神经网络,建立回弹角度与上述参数间的定量关系。结果表明,回弹角随着弯曲角度的增大而增大,且呈现出明显的线性关系;与回弹角度相比,直径、壁厚、助推速度以及摩擦系数对回弹角的影响较小;神经网络更能准确地对回弹角与上述参数间的关系进行预测。     

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。     

不同工艺参数下旋转弯管的成形性能仿真分析

传统空心构件弯曲成形方法(如拉弯成形、压弯成形、推弯成形和绕弯成形等)以及近年兴起的三维自由弯曲成形技术一次仅能加工一根管件,这些弯曲方法难以成形具有三维回转特征的管件,而且加工效率逐渐跟不上工业应用需求。本文对空间管件定/转子式回转弯曲成形技术成形的管材进行有限元仿真,分析在不同工艺参数下成形后的管材残余应力和减薄率,进而得到较好的工艺参数。     

[材料绿色成形技术]异形排气管多向局部加载液力成形工艺

针对某乘用车异形排气管整体制造的难题,开展4系列不锈钢管材包括多向局部加载液力成形新方法的全流程液力成形工艺研究。基于Dynaform有限元模拟软件,建立绕弯成形及液力成形的有限元模型,监测管材壁厚分布的演化规律,进而优化成形工艺参数,开展实验验证。研究结果表明：初始管材直径对液力成形管材壁厚分布影响显著,初始管材直径为54 mm时能很好地满足工艺要求;在纵向加载液力成形阶段,可通过在上模具设计凸筋来实现对管材的局部加载成形,而在横向加载液力成形阶段,内压为48 MPa时可避免管材破裂、折叠等缺陷的产生;此外,局部加载液力成形可导致管材的应力应变状态发生明显改变,变形区管材的壁厚呈现增大趋势,最大减薄率由27.43%降至24.65%,最终零件的最大减薄率为28.05%。实验结果与模拟结果基本吻合,最大偏差值仅为2.89%。     

厚壁管件有芯棒开式冷挤压成形极限分析

采用有芯棒开式冷挤压成形厚壁管件比传统切削方法耗材低、效率高.通过对厚壁管件有芯棒开式冷挤压成形特点进行分析确定成形极限的主要影响参数.采用流函数方法建立变形区连续速度场,利用上限原理得到成形极限的理论模型.通过编程计算、分析,得到诸参数(坯料原始厚径比、摩擦因数、模具锥角)对成形极限的影响规律:随着模具锥角的增大,极限变形程度(成形极限)先增大后减小,即极限变形程度有一个极大值,得到了最佳模具锥角,最佳模具锥角范围为15°～20°;随着摩擦因数增大,极限变形程度减小.对比理论计算结果与试验结果,误差小于8%,满足工程要求.研究内容与结果对制订厚壁管件有芯棒开式冷挤压成形工艺具有重要的指导作用.     

管材拉弯工艺及数值模拟分析

拉弯是管材弯曲成形的重要工艺方法,采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对不同工艺参数下的管材拉弯成形过程进行了数值模拟,通过改变相对弯曲半径R/D和相对弯曲厚度t/D,分析了拉弯工艺参数对成形过程的影响。研究结果表明:通过增大相对弯曲半径R/D或增大相对弯曲厚度t/D,降低弯曲件的等效应力,可以有效控制弯曲件壁厚的变化,有助于提高管材拉弯成形的质量。     

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。     

间隙对铝合金帽型材绕弯回弹规律影响研究

回弹是型材弯曲成形中不可避免的现象,模具与型材间间隙是影响回弹量的重要因素之一。为研究间隙对型材回弹半径和回弹角的影响,基于数值模拟软件ABAQUS建立了5052铝合金帽型材数控弯曲及卸载回弹的有限元模型,并实验验证了所建有限元模型的可靠性,分析了压块、防皱块、弯曲模及夹块与型材间间隙对回弹的影响。研究发现:减小弯曲模、夹块与型材间间隙回弹减小,减小压块与型材间间隙回弹增大,而防皱块与型材间间隙对回弹影响不明显。     

薄壁管冷弯成型中芯棒的结构分析及设计

通过对薄壁管有芯冷弯成型工艺的试验研究 ,提出一种对称式球窝芯棒结构。该芯棒不仅结构简单 ,易于制造 ,成本低廉 ,寿命长 ,而且使薄壁管 (壁厚≤ 1.2mm)能在小弯曲半径 (R/D =1.1)下良好弯曲。     

弯管虚拟加工中的数据信息转换

在管件弯曲加工中,其开料、管端、弯管等工艺参数及成型过程的模拟与可视化,对检验与评价弯管件的特性、检验零件的装配情况、实现管件虚拟加工及装配都具有非常重要的意义.文中通过管材弯曲成形过程中管件的外形及加工等数据信息,分析了从图纸关键点坐标到数控弯管机加工坐标的转换方法,并给出计算实例和坐标转换程序流程图.