多道次单点渐进成形变形规律试验研究

针对材料在多道次单点渐进成形中的变形规律,研究了其流动特性和应变分布。试验结果表明,多道次单点渐进成形所得零件存在较为明显的第二主应变,且随成形深度的增大而增大,同时,零件壁厚随成形深度的增大明显地减小。针对此问题进行了补充试验,证明增加成形道次可在一定程度上改善成形质量。此外,结合对试验数据的分析,分析了壁厚随成形深度变化的原因,指出对于大成形角度的零件在多道次单点渐进成形中存在成形深度极限。     

铝板数控单点渐进成形的成形极限曲线研究

对薄壁复杂构件进行数控单点渐进成形时,板料易发生破裂、起皱等缺陷,且材料变形机制演化复杂,对加载条件极为敏感,使得板料在数控单点渐进成形时的破裂预测和控制变得极难。为此,选取1060铝板作为研究材料,通过试验研究了数控单点渐进成形技术中板料的成形性能,以实现对破裂的预测和控制。利用拓印法将制件的空间变形问题转化为平面变形问题,采用数码显微镜对拓印的制件网格数据进行测量和提取,选用插值法和多项式拟合法对数据进行拟合处理,最终得到了1060铝板料在数控单点渐进成形技术下的成形极限曲线（FLC）。通过对FLC进行分析研究,得到了制件破裂区和安全区域的应变分布,实现了制件破裂的预测和控制。为进一步提高1060铝板的成形极限,将超声振动引入到单点渐进成形中,通过试验对比研究了超声振动辅助渐进成形的FLC和传统渐进成形的FLC,试验结果表明：当振动功率为120 W、振动频率为25 kHz时,1060铝板料的成形极限提高了11%。     

刀具路径对单点渐进成形的影响

在单点渐进成形技术中,刀具路径是加工时刀具在空间中的运动轨迹。本文使用有限元分析软件ANSYS／LS—DYNA模拟了刀具路径对渐进成形过程的影响。模拟结果表明：当刀具四点压下时,模拟的轮廓曲线对称性最好,底面上凸的幅度较小;同时,板材的最大等效应变和主要变形区节点的塑性应变较小,板材连续逐层变形能力较好。     

多道次双点渐进成形数值模拟与实验研究

针对多道次双点渐进成形中材料变形规律问题,建立了典型圆锥台件双点渐进成形有限元模型,采用螺旋轨迹对其多道次成形规律进行了数值模拟,对模拟结果中节点坐标和位移、单元应变和壁厚数据进行了提取,分析了成形过程中节点流动、单元应变及壁厚分布规律,并通过在实验板料表面印制圆形网格和制作标记点进行了多道次双点渐进成形实验,对成形零件网格变化、标记点径向移动和零件壁厚进行了测量分析,验证了模拟结果的正确性。研究结果表明,多道次双点渐进成形中材料产生明显的径向流动,且随着成形道次增多而增大,同时,成形道次越多零件壁厚均匀性越好;另外,采用变间隔角度设计方法,可改善多道次双点渐进成形零件壁厚分布均匀性,且随着成形道次增多作用越明显。     

板料数控渐进成形变形区厚度变化规律的研究

板料数控渐进成形工艺是一种柔性的成形工艺,这种工艺非常适合于加工小批量、多品种和复杂的板料产品。通过数控机床进行圆锥台及直壁筒形件数控渐进成形,对成形零件变形区厚度进行测量,并对所得数据进行分析。试验结果表明,数控渐进成形中材料厚度变化遵循正弦定律。相同厚度的板料,材料不同,成形极限厚度不同。成形极限厚度不仅与材料有关,而且与板料初始厚度有关,即板料初始厚度越大,允许的变形区厚度减薄越大。对于必须采用多道次成形方法的直壁筒形件成形,工具路径不同,变形区厚度变化也不同。采用平行直线型工具路径,直壁部分厚度比较均匀。利用厚度变化规律指导翼子板成形并试验验证其正确性。厚度变化规律对于复杂零件的数控渐进成形具有一定的指导作用。     

基于背板的双面数控渐进成形方法

为了解决双面数控渐进成形中板材件无支撑悬空区域存在变形的问题,提出一种背板辅助的双面数控渐进成形方法。该方法以背板对板材的支撑作用,抑制板材件非成形区的非理想变形,进而提高成形质量。研究了面向复杂板材件基于背板的双面数控渐进成形策略和对于一个给定待成形板材件标准模板库模型自动生成所需背板计算机辅助设计模型的算法。该算法根据板材件类型的不同,通过提取待成形板材件标准模板库模型的特征轮廓,采用顶点偏置方法生成出背板计算机辅助设计模型,并采用数值模拟和实际成形实验对所提背板辅助双面数控渐进成形方法进行了验证和评估。有限元分析和实验结果表明,双面数控渐进成形中背板的使用能够有效提高成形件的成形质量,具有可行性和可应用性。     

金属板材单点增量成形过程变形区厚度研究

金属板材单点增量成形变形区厚度是影响零件强度和质量的重要因素,一般认为板厚遵循余弦定理只与成形角大小有关。针对圆锥件,分别通过理论计算、有限元仿真和实验对变形区厚度进行研究。将变形区厚度分区域研究,并分析工具头直径、层间距、压板内径以及成形轨迹对各区域板厚变化的影响,结果表明大的工具头直径和小的压板内径有助于减小板厚减薄率,提高板厚的均匀化程度;大的层间距可以提高板厚达到稳定值的速度;压入点均布轨迹可以增加最小板厚和平均板厚,对板厚的均匀化程度没有影响。     

金属板材数控单点渐进成形回弹的实验研究

主要研究了金属板材数控单点渐进成形过程中的回弹问题 ,分析了影响板材渐进成形回弹的主要因素和变化规律 ,提出了一种通过增大成形角度控制回弹的方法。     

大角度锥台单道次渐进成形工艺的研究

以大角度锥台为研究对象,通过单道次渐进成形试验,分析了工具头半径、轴向进给量、进给速度和主轴转速等对用成形角表示的成形极限的影响;分析了板材厚度对板材减薄率的影响。试验结果表明,影响该类零件成形极限的主要因素依次是轴向进给量、进给速度、主轴转速和工具头半径。板料初始厚度越大,允许的变形区厚度减薄越大。     

镁合金超声振动单点渐进成形表面效应的研究

根据镁合金板材成形特点提出超声振动单点渐进成形新工艺,运用有限元分析软件将模拟和实验相结合,研究了成形参数对镁合金板材单点渐进成形表面效应的影响。表面效应主要表现为对所加工的成形件表面质量和尺寸精度的影响,因此主要研究振动频率、振幅对成形件表面质量和尺寸精度的影响规律。结果表明:就成形压力而言,选取振动频率f=80kHz较为合适;就成形精度而言,振动频率f=40kHz、振幅A=0.04mm较为合适。     

金属板材单点渐进成形技术的研究进展

金属板材单点渐进成形技术是一种新的板材无模成形技术,它可直接从CAD数据快速、经济地制造出复杂形状的板材件而无需昂贵的模具,并可广泛应用于样件试制和小批量生产。本文分析了金属板材单点渐进成形技术的基本原理、研究现状,探讨了存在的问题和发展趋势。     

不锈钢外板对5A06铝合金板材液压胀形行为的影响

薄壁曲面铝合金零件整体液压成形时,易发生起皱和破裂缺陷,探讨通过施加外层板能抑制缺陷发生的机理。采用5A06铝合金内层板材和1Cr18Ni9Ti不锈钢外层板材,对双层板液压胀形行为进行研究。通过塑性理论分析板材液压胀形屈服半径,讨论经向摩擦力及法向压力对板材应力大小的影响;利用数值模拟给出内层板的应力、应变分布;通过双层板液压胀形试验,对比单层板和双层板条件下,铝合金内层板极限胀形高度、极限应变,分析双层板的变形协调性。结果表明:通过施加不锈钢外层板,减小了5A06铝合金内层板顶部位置面内的双向拉应力,减小了内层板变形区应力、应变梯度,使胀形变形更加均匀,胀形高度提高32%,顶部极限应变提高51.7%,极限应变显著提高。     

金属板材数控渐进成形支撑CAD模型自动生成

为满足金属板材数控渐进成形中支撑制作的需要,提出一种从板材件的计算机辅助设计模型自动生成支撑计算机辅助设计模型的方法。采用STL数据模型,根据板材件曲面曲率的变化和成形过程中板材的减薄规律,计算出成形过程中板材厚度的变化量,通过对STL模型进行不等距偏置,生成了能够自适应板材厚度变化、并能保证挤压工具头与支撑之间合理间距的支撑计算机辅助设计模型。最后,给出了支撑计算机辅助设计模型生成实例。     

等静压支撑单点增量成形力的研究

在单点增量成形过程中,板料背面悬空不受任何支撑,仅依靠工具头和板料之间的挤压作用对板料进行无约束成形,易造成板料成形精度不高。本文提出了一种等静压支撑单点增量成形新技术,在成形过程中为板料提供有效支撑。以1060铝板为研究对象,分析等静压参数对成形力的影响规律。结果表明:静压支撑单点增量成形,水平方向的力F_x和F_y较传统的单点增量成形有一定的增加,但增加幅度不大,轴向力F_z变化比较大,随着静压的不断增加,轴向力不断增大。设计开发静压系统,通过实验验证,获得静压条件下成形力的变化规律,并验证了仿真的正确性。     

基于应变梯度塑性理论的微切削第一变形区应变分布研究

将应变梯度塑性理论应用于微切削仿真过程的材料本构模型中,表征材料的微观尺度变形特性。进行了45钢微切削过程仿真,研究微切削第一变形区内的有效流动应力、有效应变分布及其变化规律,分析了切削厚度与切削刃口圆弧半径比对第一变形区有效流动应力和有效应变分布的影响。设计了正交微铣削实验,获得了切屑根部试样,并通过金相试验和显微硬度测试证明了微切削过程中第一变形区应变梯度的存在和微切削变形仿真结果的有效性。     

金属波纹管单点增量成形过程研究

将单点增量成形技术引入金属波纹管成形,提出了一种金属波纹管单点增量成形工艺。基于ABAQUS/Explicit建立增量成形波纹管仿真模型,分析成形过程中成形力的演变,以及成形应力、材料局部变形位移和塑性应变分布的特点;建立了波纹管单点增量成形实验平台,采集成形过程数据并分析实验数据。结果表明：X向分力在增量成形管壁中的数值最大,其次是Y向分力和Z向分力;斜面拉伸区和圆弧过渡区的塑性应变大,该区域管壁容易发生过度减薄和断裂。     

金属板材振动单点渐进成形力学分析

针对板材在单点渐进成形过程中受力不均匀,容易出现失稳,并产生堆积、起皱、破裂等缺陷。若将振动技术引入到这种工艺,其成形机理将发生变化,板材加工的质量也将得到提高。因此,通过对工具头局部成形区域的单元体进行分析,建立力学方程。根据板材塑性成形过程中的拉应力与剪应力关系的假设,可以得到力学方程的近似解。按照给定的工艺参数、材料的机械性能参数和振型参数可以得到相关的应力曲线。模拟实验分析表明,在施加振动后,单点渐进成形过程中的应力发生了显著变化;在相同成形角的条件下,与低频振动相比,高频振动对成形应力的影响更加明显;但在低频振动条件下,存在成形角度条件;在高频振动条件下,存在频率条件。     

复合变形路径下的板材冲压成形极限应变(Ⅰ)——冲压成形极限应变的立论与解析

从4个方面就变形路径对成形极限图影响的研究现状进行综述,并进一步论述了复杂变形路径和单一变形路径的概念,以及基于Hill'48屈服准则的塑性应变几何关系.为了在任意复杂变形路径下计算冲压板材的失稳极限应变,提出"任意复杂变形路径均可简化为线性复合变形路径"、"板材的冲压成形能力亦即板材允许的极限厚度应变",以及"板材在线性复合变形路径下的冲压成形能力取决于其最终变形路径的应变比值"等3个工程简化假设,并对它们进行立论和诠释.同时基于这些假设,在板材承受线性复合变形路径和前后变形路径的应变主轴发生转动的条件下,解析和推导出计算冲压成形极限应变的理论公式.利用这些简化假设和理论公式,可以在任意复杂变形路径下计算板材的冲压成形极限应变并绘制其冲压成形极限图.     

面向金属板材数控渐进分区分阶段成形的分区算法研究

金属板材数控渐进分区分阶段成形中的一个重要环节是需要对待成形模型、成形轨迹和支撑进行分区处理。为金属板材数控渐进分区分阶段成形工艺,综合考虑挤压工具长度、可用支撑坯料厚度、板材件的深度以及挤压工具与工件之间的干涉等因素,提出了将不等距分层和中间面逼近法相结合的挤压工具与工件之间干涉检查算法和分区位置确定算法,给出了根据分区位置将待成形件模型、成形轨迹和支撑进行相应分区处理的算法,并通过算法应用实例和分区分阶段成形仿真验证了上述算法的可行性。     

离合器连轴体冲锻成形数值模拟研究

针对目前连轴体生产工艺材料利用率和生产效率低的现状，提出使用冲锻工艺来成形连轴体，以提高材料利用率和生产率。并在板材局部凸柱冲锻工艺加以改进的基础上，通过数值模拟分析了冲锻成形过程中材料的流动、载荷以及应变和温度的分布情况。