基于有限元分析的二轴柔性滚弯过程影响因素的研究

利用弹性介质对钣金件进行二轴柔性滚弯成形是一种先进的钣金制造工艺,将弹性介质(聚氨酯橡胶)的冲压优势和传统滚弯原理结合,成为钣金成形领域的一个新的发展方向。本文利用有限元软件MARC建立二轴柔性滚弯过程的有限元分析模型,成功的模拟了板料滚弯成形及回弹的加工过程,对工件滚弯成形过程的主要影响因素进行了分析,给出了压入深度、柔性层厚度、刚性滚轴半径、材料性能与回弹后曲率半径的关系。分析结果表明,有限元模拟对滚弯过程的工艺参数选取有着一定的指导意义。     

双轴柔性滚弯技术的有限元分析

利用有限元软件 ANSYS建立了双轴柔性滚弯技术的分析模型 ,成功模拟了工件滚弯成形和回弹的实际过程。利用有限元计算结果 ,对影响工件回弹成形的参数进行了分析研究 ,验证了实验中得出的柔性滚弯技术的重要特征。与实验结果对比 ,本文有限元分析具有较高的精度 ,有一定的实际应用价值     

塑性精确理论在双轴柔性滚弯技术中的应用

将塑性精确理论应用到双轴柔性滚弯技术的理论分析,得到了滚弯变形时板内的径向应力、周向应力和弯矩的计算公式,并结合工件外部受力和经典回弹公式,给出了一个具体算例。计算结果表明,塑性精确理论提高了柔性滚弯分析精度,可以更好地解释工件的成形机理,具有一定的实用性。     

柔性滚弯成形技术研究进展

柔性滚弯成形技术主要用于制造形状多样化、生产批量小的复杂薄壁曲面制件,广泛运用于飞机、船舶、火箭等运载工具。总结了柔性滚弯成形技术在国内外的研究现状,介绍了刚性辊滚压橡胶垫的单轴柔性滚弯成形技术;刚性辊和柔性辊相互作用或者双柔性辊相互作用的双轴柔性滚弯成形技术;可弯曲、可调节的三柔性辊相互作用的曲面连续成形技术。对新型工艺技术的基本原理以及工艺特点进行了分析和总结。     

不同厚度3/4硬301型不锈钢带材双轴柔性滚弯成形性能研究

利用3/4硬301型不锈钢带材制备直筒开缝衬套,研究不同厚度带材的双轴柔性滚弯成形性能。首先,通过拉伸实验以及文献中的性能参数,建立3/4硬301型不锈钢带材的本构模型,利用有限元分析软件ABAQUS对不同厚度带材在同一挤压量情况下的双轴柔性滚弯成形过程进行了仿真分析;其次,基于挤压量单因素试验对不同厚度带材的双轴柔性滚弯成形实验进行了研究,获得了一系列成形试样;最后,利用MATLAB拟合程序识别出实验及仿真结果的带材成形半径,获得了带材厚度对其双轴柔性滚弯成形性能的影响规律,且揭示了其影响机制。     

大截面Z型材数控滚弯成形精度的数值模拟研究

为了提高型材滚弯成形外形轮廓的精度,研究了Z型材滚弯成形回弹变形规律,建立了型材成形半径与滚弯机侧滚轮位移的关系,给出了考虑回弹变形的型材滚弯成形工艺参数。基于ABAQUS有限元软件,建立了型材滚弯成形过程的三维模型,分析了主滚轮尺寸、夹紧力和摩擦系数对型材沿长度方向各段曲率变化的影响。结果表明:主滚轮尺寸越大,曲率分布越均匀;并确定出该型材滚弯成形时合理的夹紧力和摩擦系数范围。应用模拟分析确定的最佳工艺参数完成该型材的滚弯成形加工,验证了该参数对滚弯型材外形精度的提高作用。     

大型U形板材工件渐进滚弯成形数值模拟

利用ABAQUS有限元分析平台,对大型U形板材工件渐进滚弯成形及其回弹过程进行数值模拟,其中工件材料类型选择普通低碳钢。针对半椭圆形工件形状,提出用半径不同的五段圆弧逼近的几何规划。在此基础上,根据加工过程可能出现的缺陷,合理设计滚弯道次,调整ABAQUS参数设置。用模拟优化的工艺参数成形加工半椭圆形板材工件,经origin8拟合配准,其各段曲率半径最大误差小于5%。模拟结果表明,用渐进滚弯方法成形加工半椭圆形工件是可行的,且模拟过程满足准静态响应的要求。     

神经网络和有限元方法在两轴柔性滚弯中的应用

针对两轴柔性滚弯回弹难预测的特点,本文采用有限元和神经网络技术建立两轴柔性滚弯的工艺参数和滚弯零件直径之间的映射关系。有限元用于实现对滚弯过程模拟,获取神经网络预测模型的训练样本集;人工神经网络用于建立预测模型,获取两轴柔性滚弯的预测值。用实验值检验模型的预测值,通过比较,发现两者吻合良好,仅存在较小差异。这证明该方法是有效的,可以为实际生产过程中参数的选择提供有力的帮助。     

型材变曲率滚弯过程有限元模拟

采用大型有限元分析软件ANSYS建立了型材滚弯成形弹塑性有限元模型,成功地完成了型材变曲率滚弯过程的数值模拟,数值模拟结果与生产实际情况符合较好。利用有限元模型,分析了变曲率型材零件滚弯成形后的残余应力分布,研究了滚弯成形后型材剖面角度的变化,可以为实际生产过程中参数的选择和滚弯工装的设计提供有力的帮助。     

聚氨酯轮硬度对小直径开缝衬套成形性能的影响

通过不同硬度聚氨酯材料单轴拉伸试验,建立了聚氨酯轮的Mooney-Rivlin超弹性材料本构模型;利用ABAQUS有限元软件对小直径开缝衬套双轴柔性滚弯制备过程进行有限元模拟,探究了聚氨酯轮硬度对开缝衬套成形直径的影响趋势;结合仿真参数进行了小直径开缝衬套双轴柔性滚弯工艺试验,并用MATLAB软件的直径拟合程序识别出仿真和试验中的带材成形直径。结果表明,相同挤压量下,随着聚氨酯轮硬度的增加,带材的成形直径减小,尤其在制备小直径开缝衬套时,使用高硬度的聚氨酯轮制备出的开缝衬套成形质量好,曲率一致,基本没有出现直边现象。     

一种高轴向刚度三轴转动柔性铰的有限元分析与模拟

文中研究了一种高轴向刚度三轴转动柔性铰.提出了采用有限元技术对该柔性铰进行弯曲刚度、扭转刚度和轴向刚度分析的原理及方法.在此基础上,对高轴向刚度三轴转动柔性铰的各向刚度进行了有限元分析计算,建立了高轴向刚度三轴转动柔性铰的各向刚度随柔性铰关键结构参数变化的二次拟合方程.研究结果表明,高轴向刚度三轴转动柔性铰不仅各向弯曲刚度相等,而且具有较高的轴向刚度,能实现三轴转动.另外,各向刚度值随关键结构参数变化的二次拟合曲线和实验曲线的最大拟合误差不超过3.50%,各向刚度随柔性铰关键结构参数变化的二次拟合方程能准确预测柔性铰的各向刚度.该研究工作为高轴向刚度三轴转动柔性铰的开发与设计提供了一种有效的方法.     

柔性滚弯技术在国外的应用进展

利用弹性介质对钣金件进行柔性滚弯成形,是一种先进的钣金制造工艺,将弹性介质的冲压优势和传统滚弯原理结合,成为钣金成形领域的一个新的发展方向.文章介绍了柔性滚弯技术在国外的应用进展,并以通用机床、专用机床、自动化机床和CNC机床为例,简要说明各类柔性滚弯机的工作原理和运转流程,为我国专业工作者提供参考和帮助.     

三辊非对称滚弯成形的数值仿真及试验验证

基于有限元法对三辊非对称滚弯成形工艺进行了研究,对比分析了三辊非对称滚弯成形和三辊对称滚弯成形过程中,变形区应力场、板材上表面的塑形应变场及卷制力的变化规律。仿真结果表明：侧辊位移进给量相同的工况下,三辊非对称滚弯成形的卷制力大于三辊对称滚弯成形的卷制力;三辊非对称滚弯变形区的纵向应力和径向应力均大于三辊对称滚弯成形的纵向应力和径向应力;三辊非对称滚弯成形板材压弯段的成形质量高于三辊对称滚弯成形的成形质量。最后,经三辊非对称滚弯试验验证,有限元模型的成形误差为6.8%,有较高的精度。     

Analytical modeling and numerical simulation for three-roll bending forming of sheet metal

The three-roll bending forming of sheet metal is an important and flexible manufacturing process due to simple configuration. It is suitable for forming large sheet parts with complex, curved faces. Most researches on roll bending forming of large workpiece are mainly based on experiments and explain the process through macroscopic metal deformation. An analytical model and ABAQUS finite element model (FEM) are proposed in this paper for investigating the three-roll bending forming process. A reasonably accurate relationship between the downward inner roller displacement and the desired springback radius (unloaded curvature radius) of the bent plate is yielded by both analytical and finite element approaches, which all agree well with experiments. Then, the three-roll bending forming process of a semi-circle-shaped workpiece with 3,105 mm (length)?×?714 mm (width)?×?545 mm (height) is simulated with FEM established by the optimum tool and process parameters. Manifested by the experiment for three-roll bending forming of this workpiece, the numerical simulation method proposed yields satisfactory performance in tool and process parameters optimization and workpiece forming. It can be taken as a valuable mathematical tool used for three-roll bending forming of large area sheet metal.     

汽车前轴精密辊锻成形过程的数值模拟

汽车前轴的精辊-模锻工艺是一种用小成形力锻造设备成形较大型前轴锻件的塑性加工技术,其工艺关键在于精密辊锻。前轴的精密辊锻分4个道次,是典型的局部成形工艺。辊锻工艺由于旋转的模具与辊锻件之间的接触区域在不断变化,一直以来成为数值模拟的难点。对4个道次的模具建立了模型,采用三维刚塑性有限元程序DEFORM-3D模拟了前轴精密辊锻工艺,分析了辊锻过程中金属变形的规律,研究了模具参数对成形质量的影响以及辊锻力矩的变化规律。模拟结果对于改进辊锻工艺设计、提高模具设计水平具有指导作用。     

弹性隔套设计与仿真分析

针对汽车驱动桥主齿轮中弹性隔套的设计问题,首先采用力学理论和弹塑性理论对其进行理论分析,然后采用有限元分析方法,在考虑加工成形和不考虑加工成形两种情况下,分别建立弹性隔套的有限元模型,利用有限元分析软件ABAQUS 6.8进行弹性隔套的弹塑性分析,并与试验进行对比分析。分析结论表明在考虑加工成形的工作条件下弹性隔套压力与应变的关系曲线与设计要求的关系曲线是一致的,进一步验证了设计与分析方法的有效性和正确性。     

Simulation and experimental verification of flexible roll forming of steel sheets

Roll forming is a sheet metal forming process that has been used for decades. Usually roll-formed sections have a constant cross section. Flexible roll forming is a brand new forming process that produces parts with variable cross sections, in which the rollers translate back and forth in a direction that is perpendicular to the sheet feeding direction. Theoretical analysis gives an explanation of the plane strain state, compressive stresses, tensile stresses, and shear stresses in flexible roll forming. In order to analyze the mechanics and the deformation characteristics of flexible roll forming, the finite element method (FEM) model of a 17-step flexible roll forming process is established. The yield criterion used in the FEM simulation is Hill 48, and the parameters of which are solved with the yield stresses under different loading conditions and are firstly verified with a plane strain tensile test. The complicated roller paths are realized with data extracted from the computer-aided design (CAD) files with VC++ programs developed by the authors. We developed the first flexible roll forming prototype machine in China, with which the roll forming experiment of a side door beam is performed. Final shapes of the experimental and numerical results are compared. It is shown that the numerical results based on Hill 48 yield criterion that is solved with yield stresses agree well with the experimental results, which indicates that the simulation model can well reflect the real forming process. Detailed analysis of the distribution and history of plastic strain, longitudinal strain, shear strain, and thickness of both the constant cross section and the variable cross section is performed, which is of great help to understand this forming process.     

小型专用拉弯矫直机的设计与工艺研究

镀锌薄钢带经常大量应用于冷弯型钢生产中,而在其生产过程中很容易出现板形缺陷。常见的辊式弯曲矫直设备通过单纯弯曲变形对钢带实施矫直,但无法胜任薄带复杂板形的矫正。拉伸弯曲矫直方法将拉伸和弯曲两种矫直工艺相结合,改变了钢带中性层的位置,经过多次拉直、弯曲能够实现钢带全截面延伸,能够同时实现钢带侧弯、波浪变形、坯料楔形等不良板形的矫直。为此我们开发了一种专门用于冷弯生产的小型拉弯矫直设备实现薄钢带的矫直功能。不但详述了设备机械、电气的研制与开发,而且采用有限元分析和现场试验相结合的方式,对特定产品的拉弯矫直工艺进行了研究。