多向电磁力作用下筒形件渐进复合拉深

将传统冲压工艺与电磁高能率成形工艺结合,提出一种多向电磁力作用下筒形件渐进复合拉深的成形工艺。通过对该工艺进行数值模拟,发现线圈放电产生磁场的磁力线集中于板料法兰区边缘以及凹模圆角位置,并在这些区域内产生感应电流,该感应电流与线圈中电流相互作用,使得板料法兰区边缘以及凹模圆角处受到均匀的电磁力作用,最终在凹模圆角处产生反胀成形。实验结果表明相比较于传统冲压,板料在一定预拉深高度条件下,线圈放电一次后,板料的拉深高度达到22.8 mm,提高了18.1%;经过4次放电,板料拉深高度达到28 mm,提高了45.1%,说明该工艺能有效提高板料的拉深高度。     

管件电磁胀形极限的实验研究

电磁成形可明显提高铝合金的的成形性,因此在汽车工业中有广泛的应用前景。本文根据电磁胀形特点对管件电磁胀形的成形极限进行实验研究,建立了1060纯铝和3A21铝合金的电磁成形极限线,并且研究了尺寸对3A21铝环的极限成形性能的影响。     

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。     

基于凸形集磁器的管件电磁胀形电磁力及成形性分析

针对传统管件电磁胀形存在的壁厚减薄以及轴向变形不均匀的现象，提出了基于凸形集磁器的管件电磁胀形方法，通过调控径向电磁力分布以及轴向电磁力协同加载，为同时改善管件的壁厚减薄量过大和轴向变形不均匀提供了新的技术途径。为验证成形有效性，利用COMSOL软件构造了管件二维轴对称电磁-结构耦合模型，对比分析了有无凸形集磁器时径、轴向电磁力分布、轴向变形均匀性和壁厚减薄量变化，并研究了凸形集磁器内外壁高度对管件成形的影响。结果表明，相较于传统管件胀形，新成形方法下管件轴向变形均匀性提高了4.2倍，壁厚减薄量减小了33%。     

板料电磁成形顺序耦合三维有限元仿真

电磁成形有限元模拟涉及多场耦合作用,其中结构场与电磁场之间的不同耦合方法对模拟结果影响显著。与松散耦合方法相比,顺序耦合方法考虑了板料变形对电磁场的影响,从而能够更精确的描述电磁成形过程。以ANSYS仿真软件为平台,建立板料电磁成形的顺序耦合三维有限元模型。通过不同耦合方法的模拟结果与实验结果对比表明,采用顺序耦合模型得到的板料变形与实验接近,而采用松散耦合模型得到的板料变形明显大于实验值。由此可见,顺序耦合模型是适合于电磁成形模拟的可靠模型。采用顺序耦合模型研究发现,放电电流的加载时间对板料电磁成形中板料变形的影响显著。当取放电时间为电流曲线的1.5个周期时,模拟结果与实验数据吻合最好。综合考虑计算效率与精度,板料电磁成形中放电电流的加载时间取1.5个周期为宜。     

轴向补料对微型管件液压成形性能的影响

为了改善金属微型管件在液压成形过程中的成形性能,设计了一套可轴向补料的微型管件液压成形装置,来研究轴向补料对直径Φ2 mm,壁厚0.3 mm的304微型管件液压成形性能的影响。在微型管件自由胀形实验中通过采用不同加载路径来考察不同补料量对微型管件自由胀裂压力的影响规律。实验结果发现,轴向补料能显著提高微型管件的胀破压力,胀破压力的分布表现出显著的尺度效应。另外,采用GTN细观损伤模型对微型管件自由胀形试验进行数值仿真,结果表明轴向补料能够显著提高微型管件的成形能力。     

大型铝合金曲面零件电磁渐进成形线圈结构优化设计

针对大型铝合金曲面零件电磁渐进成形工艺中板料不均匀变形的问题,基于ANSYS多物理场模块建立电磁场-结构场耦合模型,对成形过程进行数值模拟分析,研究电磁成形线圈结构参数对板料变形行为的影响,包括:线圈层数、线圈匝间距、线圈层间距、导线截面积和导线截面形状。研究表明,线圈层数增加,板料变形均匀性降低,而板料的变形量增大,多层线圈有利于提高线圈的强度和使用寿命;线圈匝间距与导线的宽度越接近,板料均匀变形效果越好;矩形导线截面的线圈相对圆形导线截面的线圈使板料变形更加均匀;线圈层间距和导线截面积对板料均匀变形影响不大,但是合理的结构参数可以提高线圈强度。提出了一种非等间距线圈结构,非等间距线圈产生的电磁场和电磁力是不均匀的,在板料半径1/3处受到的成形驱动力较大,而这种不均匀的变形力,进一步改善了电磁成形中板料的变形不均匀性,电磁成形平板线圈能与变形后的板料较好的贴合,使大型铝合金曲面零件电磁渐进成形能通过多次放电连续均匀塑性变形。通过实验验证了线圈结构优化设计的可靠性,实验结果与模拟结果基本一致,误差在12%以内。     

单道次渐进成形锥形件壁厚均匀临界成形角的研究

基于ANSYS/LS-DYNA分析平台构建单道次渐进成形锥形件的有限元模型,利用数值模拟和实验方法研究单道次渐进成形锥形件的壁厚均匀临界成形角。通过研究不同成形角的锥形件,获得所用板料的壁厚均匀临界角,并分析了坯料厚度和轴向进给量对壁厚均匀临界角的影响。数值模拟结果和实验结果均表明,随着坯料厚度增大,壁厚均匀临界成形角逐渐增大,轴向进给量对壁厚均匀临界成形角影响基本无影响。     

矩形截面小圆角管件胀-压复合成形工艺

对于精度要求高、圆角半径小、厚度分布均匀的矩形截面管件,传统的成形工艺难以成形出合格零件。采用有限元模拟和实验研究的方法,研究了矩形截面小圆角管件胀-压复合成形工艺,分析了内压、上模压下量等关键参数对零件圆角半径和壁厚分布的影响。结果表明,增大内压和上模压下量有利于圆角的填充,采用适当的内压和上模压下量,矩形试件的相对圆角半径可以达到0.86。与常规的内高压成形中圆角及附近减薄严重不同,胀-压复合成形工艺的圆角及附近区域具有增厚的现象,有利于获得壁厚更加均匀的小圆角零件。在对成形规律进行研究的基础上,建立了矩形截面小圆角管件的成形工艺窗口,成形出了满足形状与尺寸要求的管件。     

液电成形的实验研究

叙述了液电成形加工的特点和机理，对液电成形加工中拉伸、冲孔、复合工艺和管件胀形进行了实验研究。     

Electromagnetic incremental forming (EMIF): A novel aluminum alloy sheet and tube forming technology

Large parts cannot be shaped by conventional electromagnetic forming method due to the limitation of the strength of working coil and the capacity of capacitor bank. In this paper, based on the principle of single point incremental forming, a new method named electromagnetic incremental forming (EMIF) has been proposed. The method makes use of a small coil and small discharge energy to cause workpiece local deformation in a high speed. Finally, all local deformations accumulate into large parts. For the electromagnetic incremental sheet forming, the effect factors of processing parameters namely discharge voltage, vent hole, discharging times in a fixed position and the number of discharge region, on final sheet shape are investigated by using AA3003 aluminum alloy parts. In addition, two different simulation strategies are proposed to predict electromagnetic incremental sheet and tube forming process. For method 1: the technology like “birth–death element” is used to indirectly describe the movement of the coil and the morphing technology is used to make the air change with the workpiece deformation. For method 2: the coil can directly move to a special position and the remesh technology is used to consider the effect of the workpiece deformation and the movement of coil on magnetic analysis. It is found that method 1 cannot be used for electromagnetic incremental sheet forming process if overlap region exists in two adjacent discharge regions. However, method 1 can successfully predict electromagnetic incremental tube forming. And method 2 can be used for electromagnetic incremental sheet or tube forming. Both of the experimental and simulation results demonstrate that this new technology is feasible to produce large part.     

过渡区参数对TRB管液压胀形性能的影响及预测

建立了不同过渡区参数的TRB(Tailor-Rolled Blank)管液压胀形有限元模型,提出了一种离散不规则过渡区的新方法,研究了TRB管过渡曲线、过渡区长度和厚度差对胀形性能的影响规律。针对TRB管液压胀形,进行了正交设计,以数值模拟结果为基础,建立了BP神经网络预测模型,并将预测结果与数值模拟结果进行对比分析,验证了预测结果的精度。结果表明:各参数对胀形性能影响的区域不同,但都对最大成形高度影响显著,极差最大达6.47 mm,最小为2.88 mm;凹弧型过渡曲线的成形性能最差,最大的成形高度差为2.88 mm;增大过渡区长度有利于胀形,随厚度差增加,成形性能快速下降,其中厚侧成形高度差值达8.22 mm。单组预测值在误差范围内,预测模型能用于预测其他过渡区参数组合的TRB管胀形。     

板料增量成形的研究进展

板料增量成形是采用简单模具对板料进行逐次塑性加工的一种工艺,不需要专用的模具就可以成形较为复杂的零件,同时还具有成形力小、柔性高的特点,特别适合多品种小批量零件的生产方式,因此得到国内外学者的重视。本文重点从板料的增量压弯成形、增量拉深胀形、增量微成形3个方面对板料增量成形的发展进行综述,还对板料增量成形工艺的发展前景进行了展望,指出进行理论创新、开发新的模拟软件、探索新的成形方案、开发增量成形新设备是发展趋势。     

管材塑性拟合成形数控系统的设计

回弹是影响管材成形精度的重要因素。在分析管材单点成形原理的基础上,对管材塑性成形控制技术进行研究,提出基于单点成形技术的拟合渐进成形方法,并建立管材拟合成形坐标系,设计基于多轴控制技术的管材成形数控系统。该系统通过非接触式测量成形前后的距离差,将其转换为实际塑性成形角度,实时检测单点成形时回弹量,在下次加工时进行补偿和修正,实现管材拟合渐进成形的闭环控制。试验表明,该系统可以有效地测量回弹,保证管材成形加工的重复精度和适应性。     

线圈结构参数对电磁成形的影响

用电磁成形工艺成形工件,指导工艺试验一个重要的方面,就是磁压力的分布形式与待成形工件是否匹配。通过改变线圈的结构,可以控制磁压力的分布,进而控制毛坯的变形分布。文章采用松散耦合的方法对组合线圈(两个串连线圈)的电磁成形过程进行研究,分析了结构参数对电磁胀形的影响。给出不同条件下磁压力的时空分布,并对管坯电磁胀形过程进行分析。这对研究线圈结构对磁压力分布的影响,进而实现电磁无模成形具有重要意义。     

A FINITE ELEMENT ANALYSIS OF ELECTROMAGNETIC SHEET METAL EXPANSION PROCESS

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｆｏｒｍｉｎｇ,ｅｓｅｎｔｉａｌｙｂｅｉｎｇａｋｉｎｄｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｉｍｐｕｌｓｅｉｎｔｅｎｓｉｖｅｃｕｒｅｎｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎｍｅｔａｌｗｏｒｋｉｎｇ,ｄｅａｌｓｗｉｔｈ...     

The effect of prebending on the formability in the tube hydroforming process of an aluminum rear subframe

The effects of 2D and 3D prebending on the forming limit in the tube hydroforming process of an automotive rear subframe are evaluated and compared through finite element analyses and experimental tryouts. The influence of the strain path corresponding to each prebending method is discussed in terms of a forming limit diagram (FLD) and a forming limit stress diagram (FLSD). An incremental strain-to-stress transformation scheme to plot the FLSD from the FLD along an arbitrary strain path is proposed. A tube hydroformability testing system designed and manufactured to provide an arbitrary combination of internal pressure and axial feed is introduced. A forming limit diagram of the A6063 aluminum tube material is obtained from free bulging, T-shape forming and cross-shape forming tests using this system.     

Tendency of homogeneous radial deformation during electromagnetic compression of aluminium tube

Electromagnetic forming is one of the high-rate forming methods that can be extensively used to form and join axisymmetric metal sheet and tube. Tendency of homogeneous radial deformation during electromagnetic compression of aluminium tube was investigated through the design optimization method based on sequential coupling numerical simulation and experiments. The results show that the tendency depends on the length ratio of tube to coil (R), which has a critical value (Rc) corresponding to the relatively ...     

电磁平板自由胀形3D数值模拟(英文)

电磁成形是一种高速率成形方法,它能够有效提高金属板材的成形极限。但是电磁成形过程复杂,涉及到磁场?结构场之间的耦合分析。数值模拟提供一种手段去解决耦合问题。然而,大多数的数值模拟都限于2D。建立3D有限元模型去分析电磁平板胀形。成形过程中考虑了板料与底模的接触和板料变形对磁场的影响。板料中心节点和半径20mm处节点的位移随着时间的变化与实验结果一致。分析了塑性应变能和塑性应变。