金属板料单点渐进成形下压点分散的等高线混合成形轨迹生成

等高线成形轨迹是现行金属板料单点渐进成形的主要加工方式。针对板料渐进成形过程中由于成形工具头挤压造成的工具头下压点过于集中产出的成形件局部凹陷、破裂及成形件整体扭曲和板厚分布不均匀等问题,提出了一种结合商业Unigraphics NX 10.0(UG 10.0)软件轮廓铣削加工中混合加工策略和沿部件斜进刀方式结合的金属板料单点渐进成形等高线成形轨迹生成的方法。Abaqus有限元数值模拟和实验分析表明,使用上述方法成形的成形件不仅避免了成形表面局部凹陷和破裂问题,还解决了成形件整体扭曲和板厚分布不均匀等问题。     

椭圆双向超声振动渐进成形对6061铝合金薄壁件力学性能和微观结构的影响

为了在加工复杂薄壁件的过程中改善其工艺性能和使用性能，对6061铝合金复杂薄壁件双向振动超声渐进成形后的力学性能和微观结构进行了研究，对比了传统渐进成形、垂直单向超声振动渐进成形和椭圆双向超声振动渐进成形工艺，对成形后的试验件进行硬度测试、残余应力分析以及扫描电子显微镜观察，以验证双向渐进成形工艺对铝合金复杂薄壁件成形性能和使用性能的提升效果。硬度试验结果表明，椭圆超声振动渐进成形能够软化材料，增加材料塑性和韧性，从而提高6061铝合金成形复杂薄壁件的能力，试验件断裂面端口产生大量韧窝的现象也进一步证明了这一观点。试验件成形表面的微观形貌特征表明椭圆超声振动渐进成形在改善试验件表面质量方面具有显著优势。此外，发现椭圆超声振动渐进成形方法能够在6061铝合金表面形成残余压应力层，有利于提高薄壁件的抗疲劳性能。     

三轴与五轴数控渐进复合成形

由于现有的数控渐进成形都采用三轴数控系统,无法成形加工包含有从Z轴正方向或负方向不可见且成形角大于90°曲面的复杂钣金件,针对此问题,提出一种基于三轴数控渐进成形与五轴数控渐进成形复合的成形方法。综合考虑成形效率和可成形性,将形状特征分为三轴数控渐进成形和五轴数控渐进成形可成形加工的特征,并分别采用三轴数控渐进成形和五轴数控渐进成形依次完成其成形。基于ANSYS/LS-DYNA的有限元分析和实际成形实验表明,所提出的方法具有可行性,能够制作出包含有从Z轴正方向或负方向不可见曲面复杂钣金件。     

DC04钢板胀形-渐进复合成形锥形件成形能力的实验研究

为了提高渐进成形过程中板料的成形极限和加工效率,提出了胀形-渐进成形的复合成形方法,通过胀形-渐进成形复合成形锥形件实验,研究了DC04钢板胀形-渐进成形复合成形锥形件和纯渐进成形锥形件的成形极限角和应变变化以及壁厚分布规律。结果表明:预成形高度为h=15 mm和h=25 mm时,复合成形零件的成形极限角分别为α极=66°和α极=69°;采用胀形-渐进成形复合成形锥形件,当胀形的最大减薄量发生在局部渐进成形区内,并且胀形和渐进成形的最大减薄量位置方向相反时,锥形件壁厚趋于均匀,提高了胀形-渐进成形的复合成形能力。     

非对称方锥台件数控渐进成形研究

针对非对称方锥台件的数控渐进成形工艺,采用有限元数值模拟与实验相结合的方法,分析了单道次和两道次的成形极限图和壁厚变化情况,研究了两道次成形时不同成形路径对成形质量的影响。结果表明:两道次渐进成形可提高零件的可成形性,但在成形路径设计时应考虑侧壁成形角对成形性能的影响,避免由于前后道次径向差异过大而引起的成形件壁厚过度减薄及底部下沉现象。     

薄壁内外齿形件旋压成形机理

针对内外齿形件在旋压成形时容易出现齿形角不对称、齿侧壁厚分布不均及齿顶圆角填充不饱满的问题,采用数值模拟与成形试验相结合的方法,对薄壁内外齿形件旋压成形时的应力与应变分布、材料变形特点以及材料流动情况进行了研究;通过总结应力、应变分布规律及材料变形规律,揭示了其成形机理。结果表明:薄壁内外齿形件旋压成形过程是剪切变形与挤压的复合成形;成形过程中接触区域均处于三向应力状态;内外齿稳定成形区域处于平面应变状态,口部裙边与底部飞边为压缩类应变状态;因内外齿形的形状特点,旋压成形时材料变形具有周期性、不均匀性和不对称性的特点;材料整体流动与旋轮啮合方向一致。     

数控渐进反向成形支撑凹模STL模型生成与制作

为满足金属板材数控渐进反向成形中支撑凹模制作的需要,提出一种从板材件的CAD模型自动生成并可根据加工要求实现自动调整尺寸大小的支撑凹模STL模型,该模型可以根据已有坯料尺寸、刀具长度等因素自动进行实体分层以及支撑凹模整体制造和分层制造。最后,以具有多个较复杂曲面的STL模型为对象,给出了支撑凹模STL模型生成实例和利用四轴数控雕铣机制作支撑凹模实例。     

AZ31B镁合金板热渐进成形的精度研究

成形精度差是限制单点渐进成形发展的重要因素,针对单点渐进成形技术难以实现对材料高温处理再加工的问题,提出一种基于液体介质加热的单点渐进成形方法,并通过依次提高温度的方法,探索了适合进行AZ31B镁合金板料单点渐进成形的实验温度。同时,研究了在该温度下采用单点渐进成形方法加工AZ31B镁合金方锥件时,成形角对精度的影响。结果表明:液体介质加热的方法对单点渐进成形有效,在加热油温达到200℃时能够完成镁合金板料的单点渐进成形过程;方锥成形件的精度影响分两种形式——侧壁鼓凸和棱边回弹,并且随成形角的增大,侧壁鼓凸和棱边回弹的回弹量都减小。     

薄壁高筋筒形件内高压成形力学条件分析(英文)

为探讨薄壁高筋筒形件整体内高压成形的可行性,采用力学分析和数值模拟相结合的方法,研究了一端约束、一段自由约束特征的薄板(加强筋)失稳的力学条件。基于"板条梁"理论给出了筋板失稳欧拉力的数学表达式。结合数值模拟分析了筋板高度和内径对失稳的影响。结果表明:对于1Cr18Ni9Ti薄壁高筋筒形件胀形量为20%时其临界高厚比和径厚比分别为14和30。随着高厚比增大,成形性降低,随着径厚比增大,成形性提高。绘制了内高压成形窗口图,为薄壁高筋筒形件内高压成形规律的深入研究和内高压成形工艺设计奠定了理论基础。     

薄壁小弯曲弯头弹性介质挤胀成形实验研究

采用弹性填料作为传力介质对薄壁小弯曲弯头进行挤胀成形,研究了薄壁小弯曲弯头弹性介质挤胀成形机理和主要影响因素,分析了弹性介质下的薄壁小弯曲弯头挤胀成形过程和壁厚分布规律.结果表明:弹性介质在冲头轴向推力与球形芯轴反推力的双向挤压下发生弹性变形并形成连续的弹性体以产生胀力,弯曲时将管坯紧贴于凹模,同时推动管坯沿凹模型腔变形流动;此外,球形芯轴的进给量是弹性介质挤胀成形工艺的关键,在进给量不足时使成形件出现截面畸变及出口端塌陷变形等缺陷;以管径Φ32 mm×1 mm的LF2M铝合金弯头成形为例,球形芯轴的进给量控制在75°时,成形件整体壁厚分布相对均匀,外侧最大壁厚减薄率为16％.     

数控渐进成形与数控铣削的残余高度对比分析

数控渐进成形与数控铣削既有共同之处也有不同之处。针对目前在数控渐进成形研究中都采用数控铣削模式的加工轨迹,并且对于残余高度的计算也都采用依据铣削加工模式计算方法的问题,通过对比分析数控渐进成形件与数控铣削件的表面残余高度,研究了数控铣削加工模式中残余高度计算方法在数控渐进成形中的可应用性,以及等残余高度轨迹在数控渐进成形中的实用性。研究结果表明,数控铣削加工中残余高度的计算方法和等残余高度轨迹在数控渐进成形中具有可应用性。     

拉形与渐进成形在钣金零件快速制造中的复合应用研究

分析了拉形与数控渐进成形的工艺特点,开发了利用有限元分析来确定拉形不贴模区域边界的系统;设定了复合成形工艺参数,在数控渐进成形机床上实现一次装夹的复合成形。通过试验对渐进成形和复合成形的成形件质量进行了分析,结果证明,复合成形比渐进成形加工的零件成形精度高,厚度分布更均匀。对于复合成形,拉形行程越大,精度越高,但厚度减薄更严重,拉形行程过大会导致零件拉裂。凹陷区域的成形采用了固定轴跟随零件层加工,与传统的等高线层加工相比,具有较好的表面质量和较高的精度。     

渐进成形A3003铝板锥形件减薄带壁厚变化规律试验研究

为了研究渐进成形初始成形阶段A3003铝板锥形件减薄带的壁厚变化规律,利用渐进成形试验加工了8组A3003铝板锥形件,通过测量减薄带处的壁厚分布,分析了工具头直径、进给量、成形半锥角和润滑条件等加工参数对锥形件减薄带壁厚变化的影响规律。结果表明,渐进成形锥形件壁厚变化可分为3个区域,即壁厚减薄区、壁厚回升区和壁厚稳定区。成形半锥角是渐进成形锥形件壁厚的主要影响因素,对锥形件的表面质量影响最大因素是润滑条件,影响锥形件壁厚均匀度的是进给量,对锥形件壁厚稳定区壁厚的稳定有一定影响的是渐进成形的成形工具头直径。渐进成形加工参数对A3003锥形件减薄带减薄率的影响程度为:成形半锥角进给量工具头直径润滑条件,对锥形件减薄带减薄范围的影响程度为:成形半锥角/进给量工具头直径润滑条件,增大成形半锥角不仅可以降低锥形件减薄带的减薄率,还能减小减薄范围。     

数控渐进成形板料尺寸自动确定方法研究

在板材数控渐进成形中,为满足节省材料、降低成形加工载荷的要求,提出了基于STL(Sterolithography)模型的数控渐进成形板料尺寸自动确定方法。利用板材件底面边界多边形的最小矩形包围盒确定了板料的长、宽;根据板材件厚度的正弦减薄规律确定了板料的厚度,并生成了板材件厚度分布颜色云图。通过对不同形状的板材件比较分析表明,本方法较传统方法能够节省板料9.4%~23.5%。基于有限元分析的数字模拟结果表明,采用本方法确定的板料尺寸完全可以加工成形出预期的板材件。     

PC板材渐进成形性能实验研究

利用数控渐进成形机床对PC板料进行渐进成形实验,探究了成形工具头不同主轴转速和进给速度对PC板成形极限的影响。实验结果表明,当进给速度保持3000 mm·min~(-1)不变时,随着主轴转速的增大,板料渐进成形力不断减小,成形极限不断降低,零件表面质量也不断下降,并且当主轴转速达到1500 r·min~(-1)时,零件底部会出现表面褶皱缺陷;当主轴转速保持500 r·min~(-1)不变时,随着进给速度的增大,板料渐进成形力不断增大,成形极限不断降低,零件表面质量较好,底部未出现表面褶皱缺陷。     

模型姿态按给定成形方向定向定位方法

在金属板材数控渐进成形中模型姿态决定着成形半锥角,因而对成形件的厚度减薄率和分布具有较大的影响。为了按照能使板材件厚度均匀化的最佳方向或防止某一局部区域板材减薄量过大的方向成形,需要将待成形件CAD模型通过模型变换的方法,按照所希望的成形方向重新定向和定位。提出待成形件CAD模型的三维变换算法和定位算法,使用户能够根据自己所希望的方向进行成形加工。     

基于冲压与数控渐进成形的复合成形

针对冲压工艺难以成形形状复杂板材件、冲压模具难以制造或加工成本高以及单独采用数控渐进成形加工效率低的问题,提出基于冲压工艺与数控渐进成形工艺相结合的复合成形方法,并给出了基于冲压与数控渐进成形的复合成形的数值模拟方法。采用冲压成形、数控渐进成形和复合成形3种成形方式,以有限元分析软件数值模拟分析同一形状板材件,对比分析数值模拟后的板材件的轮廓尺寸精度与厚度分布。结果可知,采用复合成形得到的板材件轮廓尺寸精度与厚度分布能够满足实际应用,所提出的复合成形方法具有可应用性。     

抗凹性的应变设计及合理充液预胀量的确定

抗凹性是评价汽车覆盖件性能的重要指标。采用理论分析方法,研究成形件等效应变、变形模式与静态抗凹性载荷的关系,并以双相钢DP的成形极限图为基础,描绘了二维应变图形内的抗凹性极值线;通过分析双相钢平底筒形件充液拉深成形,确定合适的充液预胀量,使得静态抗凹性载荷最大。结果表明,静态抗凹性载荷受变形模式和成形件等效应变综合影响,当主应变比-1β≤1时,静态抗凹性载荷存在极值,即在二维应变图形中存在一抗凹性极值线。抗凹性极值线可作为试件应变设计的一种基准,采用此方法可得到抗凹性最优的试件。     

极限半锥角及层间距对板料渐进成形质量影响的研究

金属板料渐进成形工艺是一种基于数控技术,靠逐点成形板料零件的柔性加工工艺。通过实验分析,以及对金属板料渐进成形工艺的变形机理、极限半锥角等方面的研究,提出金属板料靠逐次的变形累积产生整体的变形,极限半锥角不仅与材料有关而且与材料厚度有关;层间距对极限半锥角影响不大,而与零件表面质量有关,层间距越小,零件表面越光滑。     

金属板料数控渐进成形工艺的研究现状北大核心CSCD

数控渐进成形工艺作为无模成形技术之一,在钣金零件制造领域受到了广泛的关注与研究。总结了近年来金属板料数控渐进成形工艺的研究进展,综述了有关新型板料数控渐进成形工艺方面的研究现状,并全面地概述了板料数控渐进成形加工质量控制、成形工艺优化以及数控渐进成形辅助装置研发等方面的研究成果。现有研究和应用表明,不断深化开发和研究新型板料数控渐进成形技术并提高渐进成形零件的尺寸精度、形状精度是热点研究内容,而以全面优化工艺参数为手段,获得更高的加工质量是该技术研究的核心目标,同时一些新型板料数控渐进成形加工工艺的变形机制及成形件的微观组织变化与成形过程之间的联系尚有待于揭示和研究。