拼焊板多点成形过程的数值模拟

为探讨拼焊板多点成形工艺的可行性,采用显式有限元软件,针对球形件和斜壁盒形件进行了数值模拟。分析了拼焊板多点成形过程中出现的压痕和起皱现象及其抑制方法,探讨了焊缝偏移的影响因素。结果表明:采用弹性垫和阶梯式压边圈可以有效地解决拼焊板多点成形过程中出现的压痕和起皱问题,使成形件表面光滑。成形过程中,焊缝初始位置距离板料中心越远、板料厚度相差越大、板料变形量越大,焊缝偏移量就越大。     

具有防皱功能的多点成形工艺数值模拟

介绍了一种无需压边圈的防皱多点成形方法,与目前常用的多点模具成形方法不同,在防皱多点成形方法中防皱单元与调形单元交错排列,离散的防皱单元在成形区内对板料进行挟持,且能够随板料的变形上下浮动。运用有限元方法对球形曲面在防皱多点成形方式中的成形过程进行了数值模拟,分析了板厚、防皱单元的压力对最大成形曲率的影响,并与多点模具成形进行了对比。研究发现,防皱多点成形方法能够很好地抑制板料在成形过程中的起皱现象。球形曲面采用防皱多点成形方式时能够获得明显大的变形量。板料越薄,防皱多点成形方法所能获得的效果越显著。增大防皱单元的压力能够提高防皱多点成形的防皱能力。     

分段多点成形技术及数值模拟

为了解决企业在成形设备的初投资及大型板类件的成形问题,在深入研究分段多点成形工艺特点的基础上,运用有限元软件ABAQUS成功地模拟了分段多点成形过程。采用非均匀有理B样条曲面(NURBS)完成了分段成形的关键环节———过渡区的协调设计,通过三维软件CATIA设计合理过渡区形状以消除板料的波浪形曲面缺陷,提高了工件的成形质量。     

球形面多道次多点成形的数值模拟

通过对球形面多道次成形的有限元数值模拟,分析了多道次成形数值模拟的关键技术,研究了多道次成形的特点及规律,阐述了成形过程中易产生的缺陷和需解决的关键问题。结果表明:多道次成形可以优化板材的变形路径,使变形均匀,有效地抑制起皱,提高板材成形能力。     

钛合金颅骨修复体的多点成形数值模拟

采用动态显式有限元软件,针对钛合金网板与压力机基本体直接接触、在基本体和钛合金网板之间放置聚氨酯弹性垫、在基本体和钛合金网板之间放置聚氨酯弹性垫和钢质垫板并使用压边圈3种不同的成形工艺进行数值模拟研究。模拟结果表明:采用前两种成形工艺得到的钛合金颅骨修复体表面出现压痕或起皱缺陷,采用在基本体和钛合金网板之间放置聚氨酯弹性垫和钢质垫板并使用压边圈这种成形工艺时,可以抑制压痕和起皱的产生,获得良好的成形效果。实验验证结果表明,应用多点成形技术,运用合理的成形工艺可以成形合格形状的钛合金颅骨修复体。     

板料多点与渐进复合成形方法及数值模拟

提出了多点成形与渐进成形技术相结合的板料复合成形新方法,说明了两种复合成形方式的成形原理和成形过程。建立了复合成形分析的有限元模型,对球面件的复合成形过程进行数值模拟,分析了复合成形过程产生的压痕问题及其抑制方法。结果表明,采用弹性垫技术可以有效抑制复合成形过程产生的压痕缺陷,使成形件表面光滑;球面件上等效应力和厚度的变化过程及分布规律表明,随着增量步的加大,板料接触点处的等效应力随之增加,板料的厚度逐渐减薄。复合成形实验显示,数值模拟结果与实验结果基本吻合。     

手刹固定板冲压成形数值模拟

利用有限元模拟软件AutoForm对某车型手刹固定板进行了冲压成形数值模拟,研究了工艺参数对拉延成形质量的影响规律,并分析了原因。采用正交试验优化设计方法进一步优化了工艺参数,并进行了全工序模拟。研究结果表明:在合理设置拉延筋基础上,通过优化工艺参数能够有效控制成形件质量。最佳工艺参数条件为:压边力600 kN、凹模圆角半径6mm、凹凸模模具间隙1.50 mm、摩擦因数0.15。通过实际实验验证了模拟结果的正确性,说明利用数值模拟可以有效指导实际生产。     

板材多点成形过程中成形力的数值模拟

基于动力显式有限元格式,给出了多点成形中成形力的计算公式。对不同材料、不同厚度的圆柱面、球面及马鞍面三种典型形状的成形力进行了数值模拟,分析了成形力的变化过程及影响因素。结果表明:在成形过程中,随着基本体与板料接触数目的增多,成形力会越来越大。厚板成形、硬质材料成形时都将需要较大的成形力。由于变形的复杂性,成形双向曲率的目标面时所需的成形力明显高于单向曲率。这些结果对于选择多点成形设备、更好地控制板材多点成形过程以减少成形缺陷具有重要的指导作用。     

多点拉形数值模拟及模具型面补偿方法

建立了板料多点拉形有限元模型,确立了用于动态显式算法的拉形加载模式,并应用到典型件的拉形过程数值模拟中。对马鞍形曲面件的多点拉形进行了数值模拟,探讨了成形件上应力、厚度等的分布规律以及回弹和弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响。模拟结果表明,成形件的应力、厚度分布均匀,卸载回弹很小,弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响比回弹要大;为获得精确形状的成形件,提出了一种基于数值模拟结果通过反复修正获得准确的多点拉形模具型面来补偿多点拉形中弹性垫的不均匀变形和回弹的方法。     

拼焊板成形过程控制参数优化设计

为解决拼焊板（TWB）成形数值模拟中的强非线性问题并消除计算噪声效应，提出了一种基于近似优化技术的最佳成形过程参数求解方法.采用响应面方法（RSM）构造每次优化迭代的目标和约束逼近曲面，逐次迭代收敛得到全局最优解.借助空间映射（SM）技术的代理模型求解响应面和相关优梯度，利用一个精细模型为下一优化迭代修正设计点.选取拉延筋成形阻力和压边力控制参数为设计变量，选取成形极限图（FLD）标准为约束条件，建立最小化焊缝偏移量为目标函数的优化模型.优化计算结果表明，该方法能有效求解拼焊板成形过程参数，使焊缝有害偏移量减少75%以上.     

柔性和刚性压边方式防止薄板多点成形拉裂的对比分析

采用有限元数值模拟方法研究了薄板鞍型件在有压边多点成形过程中的拉裂现象。提出了能够避免拉裂的柔性压边成形方式,分析了刚性压边与柔性压边成形时的成形极限和成形效果,证明柔性压边成形能够很好地解决板料起皱与拉裂之间的矛盾,并利用压边面中板料的流动分析了柔性压边成形时压边力大小与拉裂之间的关系。当采用刚性压边多点成形时,加大压边力板料可能拉裂,减小压边力板料可能起皱;而采用柔性压边多点成形方式可以有效避免起皱和拉裂,大大提高变形量,得到更好的成形结果。     

Numerical simulation on the process of multi-point forming for tube

To apply the multi-point forming technology to the field of tube processing,the process of multi-point forming for tube is studied.Numerical simulation for the process of multi-point forming for tube is achieved by using elastic-plastic FEM in ABAQUS.During simulation,reasonable coefficient of mass scaling and friction model of penalty function are used.The influence of several major technological parameters on the process is analyzed.When the tube diameter is 60 mm and the forming curvature radius is 1000 mm,the distortion rate of cross-section and the absolute forming error gradually decrease with the increasing of tube wall thickness;However,when the tube wall thickness is constant,the smaller the curvature radius,the larger the distortion rate of cross-section,but as to forming part,its absolute forming error becomes smaller.