基于有限元分析的精冲模温度场及其影响

为了揭示温度变化对模具零件的影响,采用有限元瞬态结构——瞬态热耦合的方法,建立结构和温度场分析的三维模型,分析模具温度场的分布随模具冲压循环的变化,研究模具零件在此温度场下的变形,并用红外热成像仪对冲压过程中的模具零件进行现场测量,得到的数据与模拟结果相符。研究结果表明:B9棘轮级进模在冲压循环中,第三工位凸、凹模刃口附近的温度能达到135℃左右,凸、凹模的热膨胀使得其间隙比设计时减小了36%,在模具设计时需予以考虑。     

基于Dynaform的SUV汽车B柱热冲压成形仿真分析与工艺研究

研究了采用B1500HS钢制成的某款SUV汽车B柱加强板的热冲压变形过程,利用中心差分法得到热冲压硼钢变形时单元体的温度公式,通过有限元模拟软件Dynaform建立B柱热-力-相耦合模型,研究B柱典型U形截面受力情况和温度场分布,同时分析B柱厚度、减薄率、屈服应力、硬度变化情况。有限元分析表明,B柱热冲压变形时,凸模圆角区和直壁区受到较大的拉应力及厚压应变的作用,易发生减薄。进行了B柱热冲压成形试验,结果表明,热冲压B柱的微观组织均为板条状马氏体,维氏硬度达到457 HV以上,屈服强度达到1200 MPa以上,满足热冲压零件淬火强化性能要求,验证了热冲压数值模拟的可靠性。     

复合材料薄壁零件固化过程模拟及变形预测

在复合材料零件固化成型过程中,由于复合材料传热各向异性以及复合材料固化反应的复杂性,导致复合材料零件在成型完成后产生设计以外的变形。针对树脂基复合材料热压罐成型后所产生的变形问题,以两种不同复合材料薄壁件为研究对象,通过综合分析零件外部受热以及固化反应内部产热,以Fourier热传导方程为基础给出热传导控制方程,利用ABAQUS软件和用户子程序,建立固化过程的有限元仿真模型,得到复合材料零件固化成型后的变形仿真结果。对仿真结果与实际测量结果进行分析比较,验证了仿真变形结果的合理性。以变形结果为依据,指出关键补偿区域与模具补偿意见,并且给出了初步补偿后的变形数据,证明了补偿方式的合理性。     

基于JSTAMP/NV的汽车B柱热冲压仿真分析

汽车B柱对其安全性、可靠性影响较大。为了获得力学性能优良的汽车B柱,对某型汽车B柱的热冲压工艺进行了分析。运用专业热冲压仿真软件JSTAMP/NV建立了有限元仿真模型,对其温度、等效应变、变形及硬度进行了仿真分析,并用试验进行了验证。结果表明:汽车B柱热冲压过程中,模具、板坯温度分布不同,不同部位等效应变及硬度不同,在复杂结构及突变处易产生缩颈等不良现象;试验验证了仿真分析的正确性。     

JSTAMP／NV在B400／780DP钢板零件中的回弹分析

回弹是板料冲压成形后存在的一种普遍现象,其产生机理是模具卸载后零件所产生的反向弹性变形。零件的最后回弹量是其整个成形过程的累积效应,最终形状取决于成形后的回弹量,回弹的存在使零件尺寸精度降低,从而增加了试模、修模工作量。随着汽车和航空工业的发展．为了减轻质量．节约能源．提高安全性,大量使用高强度金属薄板。与此同时,对薄板壳类零件成形精度的要求越来越高,因此如何控制零件的回弹已成为目前工业领域普遍关注的热点。通过有限元仿真在零件试模前对零件成形后出现的回弹量进行预测,并在模具的设计过程中对回弹进行补偿．对提高冲压件的产品质量及生产效率具有重要意义,其关键是如何获取用于指导模具设计的高精度回弹预测值。     

工作夹片的锻造工艺数值模拟分析

对20CrMnTi工作夹片零件进行结构分析,设计出工作夹片的闭塞锻造成形工艺方案和模具装配图。为验证设计工艺的可行性,减少试制周期和生产成本,采用有限元Deform-3D模拟软件建立工作夹片闭塞锻造变形的三维动态仿真模型,对工作夹片一个生产周期内锻造变形过程进行模拟仿真。模拟结果表明,设计出的闭塞锻造工艺方案可行,模具结构设计合理;锻造过程中凹模受力状况较凸模复杂,凸模1受力状况比凸模2复杂,模具设计时应优先考虑凹模。试制结果表明,模具材料选择3Cr2W8V钢,始锻温度为1200℃,终锻温度为900℃时,采用优化后的工艺方案,可以锻造出合格的工作夹片。     

提高汽车拉延模具与零件贴合率的型面补偿方法及应用北大核心CSCD

针对汽车覆盖件拉延模具开发中研配周期长的问题,提出一种基于零件厚度变化和凸、凹模变形的模具型面补偿方法,以提高拉延模具试模中模面和零件的贴合率。首先,采用冲压成形软件对拉延工艺进行数值模拟,得到成形载荷和成形后零件的厚度变化情况;然后,将拉延成形分析得到的最大载荷信息映射到划分网格的三维实体模型中对模具进行静力分析,得到模具的变形位移;最后,借助ThinkDesign软件的GSM模块,依次用模具变形位移和厚度变化位移对模具型面进行补偿。并以汽车前隔板拉延模具为研究对象,进行模具型面补偿和实验验证,结果表明该方法可有效地提高拉延模具首次试模的贴合率。     

汽车门外板B柱冲压表面缺陷控制方法

针对汽车外覆盖件在冲压过程中的表面缺陷现象,以某车型前门外板为对象,研究了门外板B柱表面缺陷的控制方法问题。首先介绍了表面缺陷产生的主要原因,然后从压料面造型、工艺补充面造型、拉延筋造型3个方面优化拉深冲压工艺,利用Autoform软件对工艺优化前后零件的表面缺陷程度进行预测比较;最后对B柱边口局部模面进行补偿,将边口曲面曲率半径减小至4000～8000 mm以内,并对理论与实际补偿模面的曲面质量进行检查,以确保补偿曲面质量。结果表明,均匀的拉深工艺面造型以及对B柱进行局部模面补偿可以有效地控制门外板B柱表面缺陷,为研究表面缺陷控制问题提供了一种参考思路。     

侧围C柱精致感调试技术研究

汽车外覆盖件成形过程中产生的回弹或单向拉深导致变形不均匀,会使成形零件产生表面质量缺陷,通过模具零件型面设计阶段对外观面变形区进行削面补偿处理及调试阶段研配着色补偿来改善零件表面成形质量,提升整车精致感和竞争力。     

热冲压B柱开模回弹控制研究

热冲压开模回弹的控制是影响零件质量的关键问题。提出了一种通过控制热冲压零件开模温度分布而控制开模回弹的方法。对热冲压B柱进行了开模回弹的数值模拟,并通过试验验证了仿真方法的有效性和结果的准确性。分析了热冲压B柱开模回弹的主要变形模式、回弹部位与回弹量,对主要回弹部位进行了区域划分与区域开模温度调整,研究了区域温度控制与开模回弹模式和回弹量的关系,并获得了开模温度分布所引起的开模回弹规律。最终通过改变开模零件不同区域温度分布实现了热冲压B柱开模扭曲变形的控制。     

汽车覆盖件回弹逆向补偿过程中回弹量的精确计算

提出应用CAE仿真计算获得汽车覆盖件在自身重力作用下带来的变形量,采用在冲压件上悬挂砝码的方法来近似验证重力仿真计算的精度,并在二维弧形件和三维门内板零件上验证了仿真分析的准确性。然后通过强制变形仿真方法将扫描数据与模具型面模型优化对齐,应用网格映射方法建立节点映射关系并通过三角形形函数插值计算出投影点的坐标值,之后通过偏置的方法对扫描数据进行相应的修正,获得准确的回弹变形网格模型,提高逆向补偿的精度。     

高温合金凸环管件固体颗粒介质成形工艺

针对某航空发动机高温合金GH3044薄壁管凸环零件的成形难题,采用固体颗粒介质成形(SGMF)工艺,基于管材成形过程的塑性力学分析和有限元数值仿真,优化工艺方案,设计并制造模具,试制合格零件。采用有限元软件ABABQUS平台下的Drucker-Prager模型描述固体颗粒介质所特有的离散性摩擦材料特征,建立成形工艺有限元数值仿真模型、优化管端轴向进给力和介质成形力的匹配关系,得到轴向进给力对零件减薄率、壁厚差以及型面轮廓的影响规律。采用水平分模和弹性进给式模具结构,在单动压力机上实现了合模、轴向进给及介质加载等多动作压制功能。     

提高冲模研合率的方法与应用

针对模具制造过程中遇到的合模问题,结合模具生产制造流程,分别从模具结构设计、模具生产工序及模具研合流程等方面给出了提高冲模零件型面研合率的方法。经生产验证,型面整体补偿、模具结构优化以及模具生产工序优化可以有效减少模具研合工作量,缩短模具研合周期,提高模具开发效率。     

等温热成形钛合金零件尺寸精确控制方法

为了研究等温热成形钛合金零件尺寸的精确控制方法，分析了钛合金零件等温热成形过程，确定了影响零件尺寸的主要因素为热膨胀、回弹及切割变形，并研究了其影响机理及控制措施。以某钛合金零件为例，仿真分析了其热膨胀和回弹变形，基于热膨胀和回弹机理，提出了热膨胀和回弹补偿量方法及计算公式，并进行了实验验证。结果表明，成形后零件与设计基本一致，证明热膨胀和回弹补偿方法可行。通过对热膨胀和回弹的精确补偿，有效提高了零件精度，提高了调试效率，实现了精确控制等温热成形钛合金零件尺寸。     

时效成形模具补偿的网格节点坐标调整算法

基于DA(Displacement Adjustment)方法提出网格节点坐标调整算法,详细叙述了该方法的原理与补偿公式,以及公式中补偿系数的确定原则。建立了时效成形的仿真模型,并采用该算法对仿真后的模具型面进行补偿,经3次仿真成形后,其零件外形达到了设计的精度要求;将该方法应用于整体壁板的模具补偿,实验结果验证了网格节点坐标调整算法的可靠性。     

基于CAE分析和FLD实验的拉延模具模面优化

在汽车零部件的生产过程中,冲压模具拉延模面设计的优劣决定了冲压件的成形性、成形质量和型面尺寸精度。以我公司生产的某车型后地板左/右纵梁零件为例,零件形状复杂、拉延深度深,对拉延模具型面设计要求较高,生产中零件变截面拐角区域易出现拉延开裂现象,严重影响零件的工艺质量及生产效率。基于CAE分析,对其初始设计加工的拉延模面拉延成形过程进行数值模拟,依据CAE分析结果对零件拉延模面设计进行修改优化,得出合理的拉延模面用于模具加工制造,并通过FLD实验验证分析结果,为后续复杂零件的拉延模面设计提供参考,缩短了设计周期。     

高强钢拼焊板前地板纵梁成形工艺设计及回弹控制

以高强钢拼焊板为研究对象,基于有限元软件Dynaform对某轿车前地板纵梁成形过程进行工艺设计并利用模拟结果进行工艺优化。将考虑每道工序变形累积的回弹模拟结果和不考虑每道工序变形累积的回弹模拟结果进行对比分析,结果表明,考虑变形累积可以提高回弹模拟精度,并对每工序卸载回弹结果进行补偿。基于补偿结果进行实际生产,运用白光扫描仪对零件进行逆向获取新模型,并与原始模型对比得到回弹结果,发现零件两侧直壁和圆角部分主要存在正偏差,且两侧回弹不一致。以新模型为基础再次进行回弹补偿,对整形模具进行修整,最终得到满足工程需要的零件。     

4032铝合金活塞的热模锻变形过程有限元分析

为了深入研究4032铝合金活塞在热模锻过程中的材料变形特性,建立了典型活塞热模锻工艺的热-塑耦合有限元模型,详细研究了坯料的不同变形区域在锻造过程中的温度场变化、材料流动规律和应力、应变状态,进而分析了活塞锻件的预期力学性能和潜在锻造缺陷产生机理。模拟获得了锻造力曲线和锻件外形尺寸,通过对比模拟结果与实际锻件的关键几何参数,验证了有限元模型的合理性。模拟结果指出:材料变形由上模的冲孔和反挤压运动产生,材料变形区集中于上模冲孔面和台阶面附近,坯料在锻造过程中整体处于三向压应力状态;活塞内表面微小折叠、划伤、材料剥离等锻造缺陷和活塞裙填充不足、高度不均匀等工艺问题,主要是由模具的摩擦作用和材料流向的突变导致,实际生产过程应严格控制上模的表面精度和润滑效果,并应注意模具轴向棱边的圆滑设计。     

基于“水滴”造型积料补偿机制的天窗翻边工艺再设计

针对汽车顶盖天窗的翻边成形工艺普遍存在的产品面变形问题,分析面缺陷产生的原因;依据变形程度与产生区域将缺陷分为两类。基于补偿原理,通过模面预处理设计一种解决天窗非翻边面变形的优化方案,即"水滴"造型与弧形凸起补偿两类局部特殊结构,有效的解决了局部欠料、局部积料和局部补料的工艺难题。利用有限元数值建模分析及生产现场验证,翻边区域最大减薄率降低到4%,面缺陷完全消除。优化后顶盖的产品面与天窗的翻边面均符合产品质量精度要求。     

细长梁数控侧铣加工变形的预测、补偿与验证

针对铸造钛合金ZTC4材质的弱刚度细长梁结构件加工变形问题,借助有限元仿真方法对该加工过程进行分析,并根据仿真预测出来的零件变形量数据,结合镜像补偿加工的方法完成了试验验证。通过建立细长梁数控侧铣加工的三维有限元仿真模型,预测出零件本体在不同位置处的变形量范围,并以此为基础利用数控铣床进行试验验证。结果表明,无补偿的加工方式零件的表面质量差,而补偿加工后的零件表面,其平面度和直线度误差都有较大幅度的降低,下降幅度分别为17%和33%,从而确定了补偿加工的方式能够有效降低该弱刚度结构件的形状误差,提升其加工精度。