某型号汽车波纹管液压胀形工艺参数优化研究

目的 探究波纹管液压胀形成形技术及液压成形过程,优化波纹管成形效果和减薄率.方法 基于正交试验方案,利用有限元技术对成形过程进行数值模拟分析,研究成形内压、轴向进给路径以及保压力对成形效果和减薄率的影响.结果 综合考虑成形高度、减薄率2个指标,得到的较优工艺参数为成形内压为2 MPa,保压力为1.25 MPa,轴向进给路径为在前0.1 s进给5 mm、后0.9 s匀速进给至模具闭合,此时成形高度为12.01 mm,减薄率为9.9％.结论 通过正交试验设计分析,轴向进给路径既是成形高度的显著性影响因素,又是减薄率的显著性影响因素;同时,单独优化一个指标(成形高度、减薄率)时,另一个指标性能会下降,根据正交试验优化结果选取最优参数组合进行模拟验证,得到的试验结果其综合成形质量较高.     

Al/Cu双金属管内旋压增量成形有限元数值模拟与分析

目的 分析Al/Cu双金属管在内旋压增量成形时应力、应变、剪切结合强度的分布情况,研究主要工艺参数对双金属管剪切结合强度的影响规律。方法 基于有限元模拟软件,对Al/Cu双金属管内旋压成形过程进行有限元数值模拟;研究了内旋压增量成形时工艺参数：内管减薄率ψ、两管之间的初始间隙c、旋轮进给比f对剪切结合强度的影响。结果 随着工艺参数内管减薄率ψ、两管之间的初始间隙c、旋轮进给比f的增大,剪切应力数值也随着增大;基管与衬管的高剪切应力值主要集中在旋压结束部分,衬管的长度被拉长,模拟与实验的剪切应力在旋压成形的末端数值明显增大。结论通过有限元数值模拟分析,得出不同的工艺参数对成形质量的影响规律,对实际成形有重要的作用。     

支管直径大小对 T 型三通管充液成形的影响

目的研究支管直径大小对T型三通管在充液成形过程中的影响。方法在Dynaform软件中建立了有限元模型,对T型三通管的成形过程进行了数值模拟,并进行了相关实验对比。结果随着支管直径的减小,主管端部的壁厚增大,主管壁厚最厚处逐渐从主管背部转移到主管侧壁处,支管直径越小,壁厚最厚处位置越靠上。支管直径较小的T型三通管的壁厚分布更加不均匀,壁厚变化更为剧烈。充液成形第一阶段的轴向补料量对于T型三通管成形的影响较大,支管直径较大的T型三通管补料量增大有助于减小减薄率;支管直径较小的T型三通管补料量增大,减薄率减小不明显,反而会大幅增加增厚率。结论 T型三通管的支管直径越小,其充液成形的难度越大,起皱和破裂的风险越大。支管直径越大,应增加第一阶段的补料量,支管直径越小,在满足减薄率的条件下需减少补料量。     

Y型三通管内高压成形壁厚分布规律

为了解Y型三通管内高压成形时的壁厚分布及成形压力对壁厚的影响规律,通过数值模拟和实验对Y型三通管的内高压成形过程进行了研究,分析了3个不同成形阶段零件的壁厚分布规律和成形过程中零件典型点壁厚随内压的变化规律.研究表明,成形后零件左侧过渡区圆角处壁厚最大,右侧过渡区圆角处次之,枝管顶部壁厚最薄.利用数值模拟,研究了不同终成形压力对零件壁厚分布的影响,研究发现随着终成形压力的提高,零件的最大增厚率变化不明显,但零件的最大减薄率有显著的增加.     

大型筒体对轮强力旋压成形特征与规律研究

目的 研究大直径薄壁筒体在对轮强力旋压过程中的应力–应变分布情况和材料流动特征,探明减薄率、进给比和主轴转速等工艺参数对成形结果的影响规律。方法 利用Forge仿真平台建立2.25 m级5052铝合金筒体对轮强力旋压的有限元模型,分析筒体成形过程中的应力–应变状态和主要工艺参数对成形精度与旋压成形力的影响规律。结果 在对轮旋压成形过程中,筒体内外侧应力–应变呈对称分布,成形区域内材料呈扇形流动。工艺参数对成形工件壁厚精度和旋压成形力的影响主次顺序为:减薄率＞进给比>主轴转速。结论 各工艺参数的增大均会降低工件的壁厚精度,减薄率和进给比的增大会引起旋压成形力增大,而主轴转速增大会使旋压成形力轻微减小。     

不锈钢/铝/不锈钢复合板拉深工艺及有限元数值模拟

目的研究各工艺参数对复合板拉深成形工艺的影响,以指导实际生产。方法以不锈钢/铝/不锈钢三层复合板为研究对象,探究了复合板拉深工艺数值模拟的关键技术;结合有限元数值模拟和试验验证,预测了复合板在拉深成形中的缺陷,研究了凹模圆角半径、凸凹模间隙、压边力、拉深速度对最大减薄率的影响规律,并利用正交试验对这4种工艺参数进行了优化。结果有限元模拟中,分层复合板模型比整体模型准确度高。最大减薄率随凹模圆角半径的增大而减小,随着凸凹模间隙的增大而先减小后增大,随拉深速度的增大而增大,随着压边力的增大而增大。各成形工艺参数影响最大减薄率的主次顺序是:凹模圆角半径压边力模具间隙拉深速度。结论有利于减小最大减薄率的工艺参数优化组合为:凹模圆角半径为21 mm,模具间隙为3.2 mm,压边力为50 k N,拉深速度为10 mm/s。     

汽车后地板拉延件成形裕度提升及参数优化研究

目的 提升拉延工艺处理后汽车后地板零件的成形裕度,优化成形参数。方法 首先,设置初始拉延工艺参数：压边力为807 kN、摩擦因数为0.135、压边圈行程为205 mm、成形力为3 572 kN,基于Autoform软件对后地板的拉延工艺进行数值模拟。其次,利用全场网格应变测量技术对试冲件进行全场测量,获得全场成形裕度云图、成形极限图、减薄云图。最后,调节压边力与拉延筋深度及圆角半径,优化拉延工艺的成形参数。结果 通过模拟获得了零件的潜在风险区域位置,零件的最大减薄率为24.10%、全场成形裕度均小于10%;测量结果表明,最大成形裕度为-9.29%。对风险区域进行模具圆角抛光后,最大成形裕度达到-10.65%。通过综合分析测量结果与模拟结果可知,采用压边力为782 kN、B处拉延筋圆角半径为4.5 mm、拉延筋深度为4.5mm等成形参数,试冲得到的零件无开裂和起皱缺陷,成形裕度最大值为-14.33%,满足大规模生产需要。结论 利用数值模拟结合全场网格应变测量技术指导修模作业并优化工艺参数,可以有效提升模具的调试效率。     

薄壁异形方半管零件充液成形工艺研究

目的 为解决薄壁异形方半管零件成形过程中易起皱、破裂、形状冻结性不佳的难题,引入充液成形工艺。为进一步掌握不同工艺参数对零件成形性能的影响,对薄壁异形方半管零件的充液成形过程进行研究。方法 以液室压力、压边力、拉深深度、摩擦因数等工艺参数为影响因子,进行正交试验,通过分析不同工艺参数下零件最大减薄率、贴模度、最大回弹量的变化规律,掌握充液成形工艺中不同工艺参数对零件起皱、破裂、形状冻结性的影响。结果 零件的破裂和起皱现象受液室压力影响显著,而零件的形状冻结性则受压边力影响较大。在数值模拟中,优化后的最优工艺参数如下:液室压力为15 MPa,压边力为120 kN,拉深深度为110 mm,摩擦因数为0.15。经模拟验证,与优化前相比,在该工艺参数下得到的结果更优,零件最大减薄率降低到11.5%、贴模度提高了0.212 mm、最大回弹量降低了1.955 mm。结论 通过模拟分析和现场试验验证可知,采用正交试验得到的最优工艺参数可以完成半管零件的成形,合理的工艺参数能有效抑制零件起皱、破裂、形状冻结性不佳的现象,从而提高半管零件的成形性能。     

薄壁罐气压胀形参数优化研究

为提高金属薄壁罐气压胀形的成形质量,减少壁厚减薄严重及皱折破裂等成形缺陷,采用数值模拟的方法,分析了摩擦因数、模具圆角半径、坯料厚度、胀形压力对壁厚减薄率、最大应力值、轴向收缩的影响规律,试验验证与数值模拟结果吻合。研究结果对工艺优化和过程控制具有实用意义。     

6A02铝合金异形截面小弯曲半径薄壁管液压成形工艺研究

目的 研究6A02铝合金异形截面薄壁管的液压成形过程,改进管件的成形质量。方法 使用Abaqus软件进行数值模拟,通过考察管件壁厚分布情况、管件轴线的最小弯曲半径及管壁与模具贴合情况,研究了内压、轴向进给量、加载路径及合模过程中的内压与进给对成形质量的影响,并提出了合模力–轴向进给–内压三者同时配合的加工方法。结果 通过数值模拟确定了无轴向进给情况下管件薄弱处发生破裂时的内压为7.5 MPa,发生起皱前的最大轴向进给量为2 mm,最低整形内压为80 MPa。确定了在合模过程中进给0.75 mm、合模后继续按照特定加载路径进行内压提升和轴向进给、最后施加80 MPa的整形压力的情况下成形效果最好。通过此路径加工出的管件最小壁厚为0.42 mm,最大减薄率为16%,轴线最小弯曲半径为1.258 mm,与模具间隙面积为0.065 mm²。结论 适当的内压–轴向进给可以实现较好的成形质量。在合模过程中,施加与合模力相配合的轴向进给和内压能增加管件弯曲处薄弱部分的补料量,改善管件在合模后的壁厚分布情况,进一步提升管件最终成形质量。     

基于 AUTOFORM 的汽车前围横梁连接板的数值分析与实验研究

目的分析汽车前围横梁连接板的冲压成形过程。方法以板料成形非线性分析软件AUTOFORM为平台,对汽车前围横梁连接板的冲压成形过程进行CAE分析。根据模拟结果(成形极限图、材料流动分布及材料变薄率),对拉延型面及工艺参数进行了优化。结果所得零件材料最大减薄率为14.6%,在B340LA(t=1.0 mm)材质减薄率安全范围内(16.9%),零件型面球化处角部无暗伤及拉裂,翻边处材料流动均匀,无开裂风险,成形结果得到大大改善。结论 CAE仿真能够预测零件成形过程中存在的缺陷,优化工艺参数,指导模具设计工作。最后将优化结果用于指导实际生产,得到了符合质量要求的零件。     

前围外板的冲压工艺设计及成形分析

目的解决汽车覆盖件因为冲压变形复杂,成形工艺参数难以确定的问题。方法分析了汽车前围外板的成形工艺,研究了复杂型面拉深模具的型面设计,以有限元分析软件AUTOFORM为平台,对其冲压成形过程进行了数值模拟。根据模拟结果(成形极限图、材料流动分布及材料变薄率)对拉延型面及工艺参数进行了优化。结果所得零件材料最大减薄率为17.3%,在SPCE(t=0.8 mm)材质减薄率安全范围内(18.7%),消除了成形过程中的暗伤开裂风险,成形结果得到了大大改善。结论 CAE仿真能够预测零件成形过程中存在的缺陷,优化工艺参数,指导模具设计工作。将优化结果用于指导实际生产,得到了符合质量要求的拉延零件。     

AA5052铝合金管件电液成形数值模拟与试验验证

目的 建立AA5052铝合金管件电液成形数值模型,分析其成形过程.方法 应用Johnson-Cook本构方程,基于LS-DYNA平台对成形过程进行数值模拟分析,然后开展工艺试验,验证数值模拟模型的可靠性.结果 在管件电液自由胀形过程中,冲击波波阵面波头压力最高,管壁所受冲击波传递压力的分布关于金属丝几何中心始终是对称的...     

Al6063管件外增量成形工艺研究

目的 研究6063铝合金管件外增量成形过程,分析管件的成形效果,改进管件成形质量。方法 设置3组目标成形管件,使用Abaqus软件进行成形过程的数值模拟,通过考察成形管件的几何精度、壁厚分布、表面质量、成形力,分析成形质量和可能出现的问题。通过使用长120 mm、直径50 mm、壁厚1.5 mm的Al6063铝管进行管件外增量成形实验,验证数值模拟结果的可靠性。结果 成形管件会发生管端变形现象,具体表现为管端不圆与轴向伸长,成形件管端椭圆度为10.11%,管端变形程度与成形道次成正比,且在距离管端越近的成形区域,管端变形越明显。管壁成形区厚度增大并呈现不均匀分布。成形件管壁直线度偏差为0.34,且表面质量与径向进给量和轴向进给速度成反比,管件的圆角尺寸难以严格控制。径向力是成形过程中主要的成形力,其大小与工具头直径成正比。结论 管件外增量成形原理可靠,基于此能够实现多种目标管件的成形。由于成形原理的限制,成形件的成形质量还有很大的提升空间,合理制定工艺参数对提高成形质量十分重要。     

空心双拐曲轴加载路径优化与成形规律

目的研究加载路径对空心双拐曲轴成形效果的影响。方法基于有限元分析软件,对304不锈钢双拐曲轴内高压胀形工艺进行有限元仿真,分析了加载路径对双拐曲轴胀形高度与壁厚的影响,并对开裂、起皱等缺陷产生的原因进行分析,最后,根据数值模拟结果,对双拐曲轴进行实际成形试验,并将数值模拟结果与试验结果进行对比。结果成形压力小于20 MPa时,管坯产生起皱;成形压力大于60 MPa时,管坯产生开裂。通过试验获得了壁厚分布均匀的双拐曲轴零件,并且数值模拟结果和试验结果基本一致。结论轴向进给大、内压不足容易导致过渡圆角处起皱;轴向进给小、内压过大容易导致拐部顶端开裂。只有设置合理的加载路径才能成形出壁厚均匀性好,胀形高度达到要求的双拐曲轴。     

管件液压成形中加载路径的确定方法研究

加载路径是影响管件液压成形结果的关键因素,为了快速准确地确定管件液压成形中的加载路径,提出了利用理论计算与数值模拟相结合的方法来优化和调整成形的加载路径,确定最佳的成形区间.根据塑性力学理论计算出成形的初始内压,确定出成形区间,然后调整不同的轴向补料量进行数值模拟,并根据数值模拟的分析结果确定最佳的补料量,最终通过调节加载路径的斜率,获得合理的成形加载路径.实验结果表明:针对非对称结构的空心轴类件的液压成形,应用本方法快速地确定出合理的加载路径,零件顺利成形,且成形零件的减薄率在整个成形区间里是最小的.