板材固体颗粒介质成形新工艺

提出了板材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。通过成形试验,对板材固体颗粒介质成形新工艺的工艺过程、成形特点进行了论述,并进行了数值模拟。试验和模拟结果表明,应用固体颗粒介质成形工艺可以极大限度地发挥板料的成形性能,不需要任何辅助工序,可以一次成形深拉深件,且表面质量好,成品率高。     

基于DEM-FEM的AZ31B板材软模成形极限预测

针对金属板材固体颗粒介质成形工艺中散体颗粒的离散性能和板材连续变形特点,提出并构建离散元-有限元耦合仿真模型。通过试验和数值模拟相结合的方法,建立镁合金板材温热成形韧性破裂准则,并验证该准则的有效性。最后结合韧性断裂准则对AZ31B镁合金固体颗粒介质筒形件温热拉深进行离散元-有限元耦合模拟,对其成形极限进行预测分析,并展开相应条件下的拉深成形试验。结果表明:基于韧性断裂准则的离散元-有限元耦合分析方法可以有效预测镁合金板固体颗粒介质温热拉深成形极限。     

固体颗粒介质成形新工艺及变形研究

固体颗粒介质成形新工艺,是采用固体颗粒代替刚性凸模(或弹性体、液体)的作用,对金属板料成形的工艺。固体颗粒介质成形新工艺,即可以解决流体介质、粘性介质的密封难题,又具有内压非均匀分布、便于控制成形、提高材料成形极限、降低投资成本、所得零件表面质量高、成品率高的优点,且固体颗粒无工业污染,可重复使用。该工艺为材料的加工制备提供了新的方法和手段。利用塑性增量理论,对自由变形区任意一点的应变进行了分析,得到了自由变形区任一点的应变及厚度计算公式。采用固体颗粒介质成形工艺,进行板料成形试验,成功试制出多种典型工件;对试验件壁厚分布的计算值和实测值进行了比较,证明理论正确。     

镁合金板材颗粒介质拉深工艺参数数值模拟

为提高镁合金板材拉深性能,提出一种基于固体颗粒介质成形(Solid granules medium forming,SGMF)工艺的镁合金板材差温拉深工艺。以单向拉伸试验获取的AZ31B镁合金板材真应力—应变曲线和颗粒材料性能试验构建的介质线性Drucker-Prager本构模型为基础,采用有限元法对板材拉深成形进行热力耦合数值模拟并进行试验验证,研究压边力、压边间隙和温度对板材拉深性能的影响。结果表明:压边间隙和压边力联合控制比单纯控制压边力或是压边间隙更能有效地提高板材拉深性能;AZ31B镁合金板材在拉深过程中对温度有较强敏感性,板材变形温度为250~300℃,颗粒介质与其温差100~150℃时,板材达到最佳拉深性能;颗粒介质能够对工件筒壁部位提供轴向摩擦力,该摩擦力能有效提高材料拉深性能并保证板厚的均匀性,这是SGMF工艺的优势所在。     

固体颗粒介质的传压性能实验研究

介绍了固体颗粒介质成形新工艺。测试分析了钢球作为固体颗粒传压介质的压力分布及压头锥角对压力分布的影响规律。实验实测表明,钢球作为固体颗粒介质其传压性能稳定;钢球承压能力强,可反复使用。在成形过程中,可以通过调节压力分布对材料的流动进行有效控制,使管材在最有利的受力条件下成形,提高管坯成形极限和成形性能。     

超声振动对板材固体颗粒介质成形的影响

针对常规变形方法难以实现的轻合金板成形问题,综合固体颗粒介质成形和超声振动塑性成形技术,提出超声激励颗粒介质成形工艺。采用ABAQUS对变幅杆及凹模按照20 k Hz工作频率进行设计并展开模态及谐响应分析,并以此为基础,设计并制造了最大输出功率1.5 k W的板材超声激励颗粒介质成形模具,进行AZ31B筒形件热态拉深试验,研究超声振动对板材颗粒介质拉深成形的影响。结果表明:超声激励促进颗粒介质的流动性及其传压性能;超声激励影响镁合金板材的极限拉深比,在振幅为6.7~11.6μm范围内,该极限拉深比呈现先增加后降低的规律。超声振动可以降低最佳压边力及成形载荷并抑制法兰区起皱,并且成形载荷随着超声振幅的增加,载荷降低比例越高。     

镁合金板材的固体颗粒介质拉深工艺参数

提出基于固体颗粒介质成形(SGMF)工艺的镁合金板材差温拉深工艺,并展开试验研究。通过对AZ31B镁合金薄板进行差温拉深成形试验,研究了成形温度、拉深速度、压边力、压边间隙、凹模圆角和润滑条件对拉深性能的影响,确定AZ31B镁合金板料最佳成形工艺参数。结果表明:该工艺可显著提高镁合金板材的成形性能,成形温度及拉深速度对板料拉深性能影响较大,板料最佳成形温度区间为290～310℃,颗粒介质与板料理想温差为110～150℃;压边力和压边间隙对拉深性能产生联合影响;此外,凹模圆角和润滑条件也对拉深性能有一定的影响。当上述工艺参数达到最佳值时成功拉深出极限拉深比(LDR)为2.41的工件。     

新型防护壁板钢极限拉深系数的预估和试验验证

为了解决某防护壁板拉深成形时的拉裂问题,提出了预估极限拉深系数的理论和试验方法。首先分析了拉深过程中危险断面的位置及变薄规律,然后根据筒壁传力区的最大拉力应当小于危险断面的抗拉强度计算得到极限拉深系数。为测定壁板材料的拉深性能,进行了工艺试验,初步预估了材料的极限拉深系数、拉深力、压边力等参数。利用试验方法对预估的数值进行了验证。结果表明,利用本方法可以较准确地得到材料的极限拉深系数,对于解决新型材料复杂形状拉深件的拉深缺陷问题具有参考作用。     

新型防护壁板钢极限拉深系数的预估和试验验证

为了解决某防护壁板拉深成形时的拉裂问题,提出了预估极限拉深系数的理论和试验方法.首先分析了拉深过程中危险断面的位置及变薄规律,然后根据筒壁传力区的最大拉力应当小于危险断面的抗拉强度计算得到极限拉深系数.为测定壁板材料的拉深性能,进行了工艺试验,初步预估了材料的极限拉深系数、拉深力、压边力等参数.利用试验方法对预估的数值进行了验证.结果表明,利用本方法可以较准确地得到材料的极限拉深系数,对于解决新型材料复杂形状拉深件的拉深缺陷问题具有参考作用.     

固体颗粒介质成形工艺几何参数研究

提出了固体颗粒介质成形新工艺,并自行设计制造了板料成形试验模具与装置,成功试制出子午面为抛物线形与锥形两种典型曲面类零件。通过对成形件外轮廓的测量分析知,固体颗粒介质板材成形过程中,自由变形区的形状可用圆函数非常精确的表示。通过圆函数变形模型,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。     

A new forming method of solid bosses on a cup made by deep drawing

A new process for forming bosses on the bottom of a cup made by deep drawing is proposed: solid bosses are formed by compression of the cup bottom during deep drawing. By the combined effect of compression and deep drawing, bosses are formed with a lower load than simple compression or backward extrusion. It is found that high bosses can be formed with moderate punch pressure when only one side of the blank is lubricated.     

Process layout avoiding reverse drawing wrinkles in hydroforming of sheet metal

Sheet metal forming processes like the fluid form process or hydromechanical deep drawing have the potential for the manufacture of parts having high precision, large drawing ratio, and low costs especially for small and medium lot sizes. In deep drawing using a separating membrane between the liquid and the sheet the process layout for drawing of complex parts must avoid not only the typical failures of bottom fracture, first and second order wrinkles, but also an additional type of wrinkles which are maybe created at the beginning of the process. The development of these wrinkles is described using an analytical model, which was validated by experimental results. The model was used to develop the process layout for deep drawing of a complex sheet metal part.     

基于0.618法的深筒制件首次拉深系数判定方法

首次拉深系数对深筒制件多次拉深成形工艺和成形件质量有重要的影响,工程应用中主要依靠经验和反复试错的方法来确定,如何快速、准确地设定深筒制件首次拉深系数成为生产中亟需解决的问题。提出了一种深筒制件首次拉深系数的确定方法,该方法以控制筒壁最大减薄率为目标,基于有限元模拟技术,应用0.618优化方法确定首次拉深系数。将该方法应用于某深筒制件案例,结果表明:该方法可以快速、准确地获得与经验法一致的结果;同时,使用DC01钢及相似材料进行多次拉深时,将首次拉深最大减薄率控制在11%,后续拉深能够顺利进行。     

薄板拉延的润滑研究

论述了板料拉延成形时的摩擦、磨损特征和润滑机理,探讨了液体润滑剂、固体润滑剂、液固混合物润滑剂的特点及使用;并分析了薄板拉延时对润滑提出的要求,根据薄板材料种类的不同,给出了具体的润滑剂种类及组成成分,为生产中润滑剂的选择提供了理论根据和实用参考。     

筒形件新型充液拉深的数值模拟及工艺机理分析

在简要回顾和分析充液拉深装置特点的基础上 ,提出了一种新型的筒形件充液拉深装置 ,该装置除了具有传统的充液拉深装置的优点外 ,还具有三大优点。在商用软件DYNAFORM PC中构建了合理的筒形件新型充液拉深有限元模型 ,分析了新型充液拉深中凹模圆角对成形工艺的影响 ,通过大量模拟进一步明确了新型充液拉深的成形机理 ,达到了合理设定工艺参数的目的     

高温钛合金支架制件热成形工艺研究

以BTi6431S高温钛合金带曲面法兰的盒形支架制件为对象,在分析其拉伸成形工艺特性的基础上,设计制造了热拉伸成形模,并拟定了相应的热拉伸工艺技术方案,经过热拉伸工艺试验,得到了满足图纸要求的合格制件。本文研究成果可为该类新型钛合金的热拉伸成形模及工艺设计提供参考。     

轴对称拉深成形多点压边常压边力拉深模设计

对轴对称拉深成形 ,为提高压边效果 ,提出了在径向多个位置施加压边力的方法 ,且根据常力压边原理 ,用弹簧和橡胶作弹性元件 ,使在不同压边位置所产生的压边力 ,在拉深过程中保持定值。以此设计的模具所提供的压边力 ,更符合拉深工艺对压边力的要求。     

铝合金曲面斜法兰罩盖成形工艺的数值模拟与试验研究

研究了铝合金罩盖刚性模拉深预成形-新淬火-充液拉深终成形的多道次成形工艺。通过分析零件的几何特征,确定预成形中间构型的几何形状以及确定合理的冲压方向。基于有限元分析软件Dynaform对成形工艺进行模拟分析,优化成形过程的关键工艺参数,并进行试验验证与优化。研究表明:液室压力及加载路径对充液拉深成形零件质量影响较大,成形所需最大液室压力为15 MPa,充液拉深终成形后的零件壁厚最大减薄率为11.424%,侧壁与法兰没有明显的起皱趋势。试验证明对于该铝合金罩盖零件,采用刚性模拉深预成形-新淬火-充液拉深终成形的多道次成形工艺较传统多道次拉深工艺有明显的优势,可得到表面质量良好的合格零件。     

轧制差厚板盒形件充液拉深成形的数值模拟

为了解决轧制差厚板在拉深成形过程中的破裂、起皱、过渡区移动等缺陷问题,应用充液拉深方法完成差厚板零件的成形。通过数值模拟技术,对轧制差厚板的充液拉深成形性能进行研究,完成差厚板盒形件充液拉深成形的仿真,对比分析充液拉深成形与普通拉深成形的优势,讨论液体压力对于差厚板成形性能的影响。结果表明,采用充液拉深技术能够改善差厚板的成形性能。随着液体压力的增加,厚度减薄率呈现先减小后增大的趋势,而过渡区移动量则逐渐减小。大尺寸的差厚板对液体压力的变化更为敏感,但无论对于哪种尺寸的板料,采用合适的液体压力均能够获得高质量的差厚板零件。