金属板料单点增量成形厚度减薄率的预测与控制

金属板料单点增量成形过程中成形区域厚度减薄率过大是影响成形极限的一项重要因素,预测成形区域壁厚是控制减薄率的重要方法。选取1060铝板,对单点增量成形过程中的壁厚变形过程进行分析,利用Abaqus有限元分析软件,建立单点增量成形有限元模型,利用仿真结果拟合出精度较高的壁厚预测公式,分析工具头直径、层间距、进给速度、板料厚度、成形角度等工艺参数对减薄率的影响规律,并通过试验验证有限元模拟的正确性,并提出通过改变成形轨迹控制减薄率的方法。结果表明:拟合出的壁厚预测公式所求得壁厚值比正弦定理所求得的壁厚值更接近实验值;壁厚减薄率值随着工具头直径、成形角度和板料厚度的增大而增加,随层间距的增加而减小,进给速度对减薄率影响不显著,成形角度是影响减薄率的最重要因素;采用压入点均布的成形轨迹可有效减小减薄率。     

基于ABAQUS的单点增量成形的数值分析

单点增量成形是一种新型的无切削无模具板料成形的方法,工业生产中可以缩短产品周期,节约生产成本,有着一般成形方法所不具有的优势。本文运用有限元软件Abaqus分析其主要工艺参数:工具头直径d、层间距ΔZ、板料厚度(sheet thickness)sth对单点增量成形的影响,并通过模拟仿真对增量成形反应板料厚度变化规律的正弦定律进行验证,同时分析正弦定律得出板料厚度的分布大于数值仿真的原因。根据数值仿真中板料厚度的分布提出对成形件的分区,同时分析出其应用。     

板料局部成形成形极限的数值研究

通常在板料冲压成形中,通过成形极限图来预测板料成形时的缩颈、破裂现象。而采用增量成形技术成形板料时,板料的成形极限高于传统冲压成形。这一现象导致了从成形机理上研究板料增量成形极限为什么会高于传统冲压成形极限成为当前的研究热点。假定厚度方向的几何缺陷来表示局部弱化区,通过在板料厚度方向引入工具作用来研究局部材料的稳定性的影响。分别采用BAMMAN_DAMAGE模型和假定几何缺陷的方法来研究横向模具作用对板料成形均匀化的影响。通过数值模拟的方法研究了增量成形能提高成形极限的原因及机理,并考察在这个过程中板料应力和板料应变的变化情况。     

直壁网孔板件的多道次渐进成形研究

采用有限元分析软件Ansys/LS-DYNA对大成形角直壁网孔板件的三道次渐进成形过程进行了数值模拟,分析了其可成形性、成形后的网孔板材件厚度分布和厚度减薄率.当成形角为65°时,成功实现了其成形,最小厚度为0.1450 mm,最大减薄率为81.28％;当成形角为70°时,最小厚度为0.1080 mm,但板料发生破裂,成形失败.说明随着成形角的增大,可成形性降低.     

金属板料单点增量成形的径向精度研究

金属板料单点增量成形件精度不足是制约该技术发展的一项重要因素,径向精度是成形件精度的重要组成部分。金属材料采用1060铝板,主要对单点增量成形过程中造成径向误差的原因进行分析,利用Abaqus有限元分析软件,建立单点增量成形有限元模型,分析工具头直径、层间距、进给速度、板料厚度、成形角度等工艺参数对径向误差值的影响,并通过实验验证有限元模拟的正确性。结果表明:径向误差值随着工具头直径、层间距、成形角度和板料厚度的增大而增加,进给速度对径向误差影响不显著。     

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。     

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。     

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。     

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。     

TA1板单点渐进成形壁厚变化规律的数值模拟研究

钛及其合金应用越来越广泛,目前单点渐进成形技术已经开始运用于钛及其合金的成形加工,但仍存在成形件壁厚过度减薄的问题,严重影响了成形件的成形质量。文章以TA1钛合金板材成形方锥形件为研究对象,运用Abaqus有限元仿真软件,依据单一变量原则,分别探究工具头直径、底面边长、板材原始厚度和螺距等工艺参数对成形件平均壁厚减薄率与最大壁厚减薄率的影响规律。结果显示:增大工具头直径,平均壁厚减薄率随之增大,最大壁厚减薄率随之减小;平均壁厚减薄率和最大壁厚减薄率都随着底面边长的增加而增加;板材原始厚度增加,平均壁厚减薄率与最大壁厚减薄率都随之减小;随着螺距的增加,平均壁厚减薄率逐渐减小,最大壁厚减薄率逐渐增大。     

多点分段成形中的几种成形方法

研究了柱面多点分段成形时板材易于产生的缺陷及产生原因，在分段成形后，试件能否与目标形状相吻合是衡量板成形效果的重要标准，基于板材的变形规律，通过成形实验探讨了有重叠区与无重叠区的成形方法，影响区形变协调成形方法和多道分段成形方法。     

固体颗粒介质成形工艺变形模型研究

介绍了固体颗粒介质成形新工艺,即采用固体颗粒介质代替刚性凸模(或弹性体、液体)的作用对板料进行软模成形的工艺,并阐述了新工艺的优点。自行设计制造了板料成形试验模具与装置,通过成形试验成功试制出子午面为抛物线与锥形两种典型曲面类零件。对成形件外轮廓的测量分析可知,固体颗粒介质成形过程中,自由变形区的形状可用抛物线函数非常精确地表示。通过建立抛物线函数变形模型,推导出两种典型零件成形中压头压入行程与板料最大变形量的函数关系。通过对板材固体颗粒介质成形新工艺进行数值模拟,进一步验证了抛物线函数变形模型。     

小成形角曲面制件渐进成形方法

数控渐进成形是作为一种新兴的塑性加工技术,关于其成形性能的研究多为最大成形角的研究,很少有小成形角方面的探索。小成形角曲面样件由于成形角度小,成形刚度低,在利用渐进成形方法制造过程中极易产生回弹和鼓包等问题。通过对此类样件进行的正、负两种形式进行工艺改进,提出了针对此类零件成形缺陷的解决方案:负成形中产生的中心鼓包和边缘翘曲可分别采用平头工具头和退火处理得以解决,正成形中产生的边缘翘曲则可通过升降台设定预压量来解决。     

高强钢板22MnB5热成形的一步逆成形有限元方法

在高强钢板热冲压产品及模具设计的早期,缺少一个仅仅根据产品的形状以及少量的模具信息就能快速评估出热冲压件可成形性的工具,能对后续的产品及模具设计起到指导作用。针对以上问题,提出并实现了高强钢板22MnB5热成形的一步逆成形有限元方法,用来快速评价高强钢板22MnB5在高温奥氏体状态下的可成形性。并以某汽车B柱的加强板为例进行计算,将其模拟结果与热冲压实验结果进行对比。结果表明:模拟结果与实验值基本一致,证实了高强钢板22MnB5热成形的一步逆成形有限元方法的有效性。     

三轴与五轴数控渐进复合成形轨迹规划

综合考虑挤压工具对待成形件曲面的可接近性和数控渐进成形效率,提出了三轴与五轴数控渐进复合成形策略及其成形轨迹规划方法。通过识别待成形件STL模型的三角面片各边的凸凹性,以三轴数控渐进成形挤压工具对模型各曲面的可接近性,将模型曲面划分出三轴数控渐进成形与五轴数控渐进成形加工的区域,进而对成形轨迹进行分区规划并在相应的曲面分区内分别生成出三轴数控渐进成形和五轴数控渐进成形加工轨迹。算法应用实例表明,该方法能够实现三轴与五轴数控渐进复合成形所需曲面分区及其成形轨迹规划与生成。     

防皱多点成形及其误差分析

防皱多点成形是一种在调形单元之间布置防皱单元,使防皱单元与调形单元交错排列,从而在成形区内对板料表面进行约束,无需压边圈就可以产生防皱效果的多点成形方法。以球形件为例,运用有限元法针对起皱问题比较防皱多点成形和多点模具成形的成形效果。分析防皱多点成形在采用不同工艺参数时的成形误差,并探讨防皱多点成形对成形较小尺寸件的成形质量。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;防皱多点成形时的球形件边缘的成形误差大于其内部区域的成形误差,减小防皱单元压力能够减小成形误差,但同时也会相应降低防皱单元的防皱能力;防皱多点成形采用头部具有转动自由度的单元能够增大单元与板料的接触面积,降低其成形误差;当防皱多点成形采用具有转动自由度的单元,并保证板料边缘外侧多设置一排单元时,成形件具有较高的成形质量。     

Forming your wares

Delicate parts, expensive surfaces - these may be a problem for mechanical metal forming processes, but for eledroforming they are ideal Dr Alec Watson describes the process and presents some of the many applications.     

冷弯型钢成型技术的发展现状

介绍冷弯型钢成型技术理论、成型工艺及冷弯成型计算机辅助设计（CARD）等方面的国内外发展现状,我国在冷弯型钢产业发展中存在的问题及对我国冷弯型钢技术发展的展望.     

座椅连接件冲压成形工艺设计及成形分析

结合CAD/CAM软件,利用有限元软件Autoform数值研究了汽车座椅连接件的冲压成形过程,根据零件的结构,制定合理的冲压工艺,优化修边线,重点研究了结构复杂零件料片的准确展开,并预测出成形缺陷的产生的位置.该数值研究结果指导现场生产,缩短了模具开发周期,增加了设计可靠度.     

圆锥形渐进成形制件成形精度研究

成形精度差是金属板料渐进成形工艺的重要缺陷。针对渐进成形精度评价问题,提出位移误差评价法,即通过确定测量方向上的变形位移来衡量其成形精度。利用误差位移法对一组圆锥形成形制件进行研究,提出渐进成形过程中金属板料回弹和成形工具系统刚度是影响成形制件精度的主要因素。且成形过程中制件成形角一定,回弹一定,成形角变化,回弹变化,回弹量与成形角呈非线性关系。在此基础上,提出提高制件成形精度的解决方案:增加成形工具系统刚度。试验证明补偿回弹和成形工具系统刚度不足引起的尺寸偏差,或者增加成形工具系统刚度,都可显著提高渐进成形制件精度。