基于正多边形截面薄壁零件旋压成形质量研究

基于新型非圆旋压成形方法,讨论正多边形零件旋压成形的旋轮对零件轮廓的成形轨迹方程。以等边三角形截面以及正五边形截面的旋压为例,研究新型非圆旋压成形方法在旋压过程中的主轴转速、旋轮进给比和道次三项工艺参数对正多边形截面旋压件壁厚差的影响。应用有限元软件进行仿真分析,根据仿真结果分析正多边形旋压件的壁厚分布规律,即正多边形旋压件的壁厚呈周期性分布,最大壁厚发生在正多边形旋压件的圆角处。采用Box-Behnken实验设计方法设计仿真实验,根据仿真数据对零件的壁厚差进行方差分析,建立了关于壁厚差的预测模型并对其进行优化,最后进行多组仿真研究用来验证模型准确性。结果表明主轴转速、旋轮进给比、道次对正多边形零件壁厚差的影响显著,主轴转速与壁厚差呈正相关,而进给比壁厚差呈负相关,道次对壁厚差的影响先减小后增加。     

工艺参数对平板毛坯普旋成形的影响规律

基于ABAQUS/Explicit平台建立了符合实际的普旋三维仿真模型,利用此模型对平板毛坯普旋成形过程进行了模拟,研究了旋轮进给率、旋轮圆角半径、旋轮入旋角、板料厚度4个关键参数对平板毛坯普旋(第一道次)成形过程及旋压件质量的影响。结果表明:入旋角对板料的壁厚变化有较大的影响;旋轮圆角半径和板料厚度仅对板料的壁厚减薄率影响较大,对板料的壁厚增厚率影响很小;当旋轮进给率的值较小时,旋轮进给率对普旋成形过程影响不大。基于以上研究,最后得到了合理的工艺参数取值。     

四边圆角形截面筒形件的旋压成形方法研究

基于导杆机构运动原理,提出了一种四边圆角形截面筒形件的旋压成形方法,运用高副低代的转化方法,建立了四边圆角形截面筒形件旋压成形过程中旋轮运动轨迹的数学模型,得到了旋轮及零件的机构运动关系;同时,对成形过程中旋轮运动轨迹进行仿真与计算,分析了旋轮个数与轮盘尺寸对旋压成形过程的影响;得出成形过程中有利于零件成形质量及改善轮盘速度波动情况的轮盘尺寸与旋轮数量,为四边圆角形截面筒形件的加工工艺研究提供了理论基础.     

旋轮与芯模间隙对内外齿旋压缺陷的影响规律

旋轮与芯模间隙是影响旋压件成形质量的重要工艺参数。离合器毂的内外齿形在旋压成形中易出现齿侧壁呈弧形、齿顶圆角不饱满等缺陷,提出采用齿侧壁弧形度?、齿顶圆角不饱满度χ等来定量表征上述缺陷的大小,并基于有限元软件ABAQUS对内外齿旋压成形过程进行了数值模拟,获得了旋轮与芯模间隙对齿侧壁呈弧形、齿顶圆角不饱满等缺陷的影响规律,并获得了特定条件下的旋轮与芯模间隙的最佳值。结果表明,随着旋轮与芯模间隙的减小,齿侧壁弧形度?、齿顶圆角不饱满度χ随之减小;当旋轮与芯模间隙值取齿顶壁厚的公称尺寸与下极限尺寸的中间值时,可满足齿形壁厚要求并最大限度改善成形缺陷。有限元模型结果与成形试验结果吻合度良好。     

三边圆弧形截面薄壁零件的旋压成形方法研究

基于摆动导杆运动原理提出了一种非圆截面薄壁零件的旋压成形（简称“非圆旋压”）方法。基于此原理,运用高副低代的方法建立了三边圆弧形截面薄壁零件旋压成形过程中旋轮运动轨迹的精确数学模型,研究了三边圆弧形截面薄壁零件旋压过程中旋轮及零件的运动关系;同时对成形过程中旋轮运动轨迹进行仿真计算,分析了轮盘尺寸与旋轮个数对旋压成形过程的影响,并得出有利于零件成形的轮盘尺寸与旋轮个数。为后续相关截面的工艺研究与应用及机床研发提供理论基础。     

多V型皮带轮旋压成形过程的有限元分析

基于动力显式有限元软件,以电磁离合器皮带轮为侧,开展了两个工序的旋压成形工艺的数值模拟,研究了旋压成形过程中材料变形情况,对成形件的应力应变分布进行了分析。模拟结果表明：采用旋压成形工艺,通过设置合理的进给量、芯模转速等参数,成形出的零件不仅形状和尺寸满足要求,而且芯模和旋轮所受载荷不大,旋轮最大载荷为540kN,芯模最大载荷为19kN。该研究对旋压带轮的非线性有限元分析和实际生产中设备的选择具有一定的参考和实用价值。     

喇叭口支撑墩旋压成形加工

针对喇叭口支撑墩产品零件因变壁厚而导致用常规方法成形加工困难的状况,给出了一种用料省、投入少、产品美观、经济效益好的方法:旋压成形加工.阐述了旋压成形加工的工艺分析、工艺准备和工艺过程.从旋压设备、芯模、仿形板旋轮、毛坯材料、芯模间隙和润滑等方面做了相应讨论和描述.确认用旋压完成喇叭口支撑墩成形加工,企业可获得很高的经济效益,值得推广.     

边界条件对旋压成形的影响

旋压成形过程中,边界条件对成形质量有着较大的影响。以研究边界条件控制为主,通过有限元仿真软件ABAQUS进行仿真模拟,尝试对不同边界条件下的壁厚分布状态及其变化过程进行观察,并对壁厚分布变化与褶皱形成过程的有限元分析结果进行数据对比,通过分析得出壁厚分布变化趋势与褶皱发展趋势之间的关系,进而证实边界条件是成形质量的主要影响因素之一。     

变壁厚密封圈旋压成形的有限元分析

利用有限元计算方法对变壁厚密封圈旋压成形过程进行了模拟分析,得到成形过程中的应力、应变、旋压力的分布规律。     

异型薄壁壳体强力旋压三维有限元模型的建立

基于ABAQUS/Explicit平台,在解决建模过程中有关旋轮定位、旋轮运动轨迹确定、连续变壁厚坯料壁厚定义的实现等关键问题的基础上,建立了异型薄壁壳体强力旋压三维弹塑性动态显式有限元模型。基于该模型研究发现:在成形过程中后期,旋轮前方易于出现金属堆积,从而使后方材料拉薄,尤其是靠近工件口部的部位壁厚剧烈减薄。提出了通过控制坯料局部厚度和旋轮与芯模间间隙的方法来改善成形过程中金属堆积和壁厚过度减薄现象。     

工艺参数对薄壁锥形旋压件凸缘平直度的影响

基于Simufact.Forming软件,建立了平板坯料强力旋压的有限元模型,对带平直凸缘的锥形薄壁旋压件的成形过程进行了模拟,并以基于最小二乘法的平面度误差作为凸缘平直度的评价指标,采用单因素试验设计方法,获得了芯模转速、旋轮进给速率、旋轮圆角半径以及旋轮安装角对锥形薄壁旋压件凸缘平直度的影响规律。研究表明:凸缘平直度随着芯模转速的增大而提高,但当芯模转速增大到一定值以后,凸缘平直度不再随其变化;增大旋轮进给速率,凸缘平直度呈降低趋势;旋轮圆角半径和旋轮安装角对凸缘平直度的影响较为复杂,凸缘平直度随其增大而呈现先提高后降低的趋势。依据仿真结果选取较优的工艺参数进一步进行仿真,相比其它各组仿真模拟,得到的凸缘平面度误差值最小。     

无错距强力旋压连杆衬套过程数值模拟研究

以发动机的锡青铜连杆衬套为研究对象,运用DEFORM-3D有限元软件对连杆衬套毛坯的无错距强力旋压过程进行了数值模拟。根据模拟结果,重点分析了在旋压过程中的金属流动速度规律、旋轮的受力以及毛坯的等效应力应变的分布情况。得出了旋压过程中毛坯径向和切向流动速度、大小和方向相似,与毛坯壁厚中心点的流动速度始终相反的正弦分布规律,旋轮所受径向和切向力分布相似且轴向受力最小,旋压过程中等效—应力应变主要分布在旋轮与毛坯的接触区域,远离接触区域的等效—应变较小,毛坯内部存在残余应力等。     

浅析多楔带轮旋压成形工艺优化

多楔带轮在旋压成型工艺过程中，旋轮容易出现黏结、磨损、轮齿断裂、齿根和齿面开裂、R圆角塌陷等缺陷。上述缺陷的形成很大程度上是因为旋轮在成形过程中承受了较大的成形载荷，从而导致旋轮发生严重的磨损甚至破裂，不仅影响零件的成形质量，也降低了模具的使用寿命。尤其是齿形旋轮受损更严重。因此，有必要对多楔带轮旋压工艺中的齿形成形进行工艺优化，以达到降低齿形旋轮所受载荷、提高旋轮使用寿命的目的。本文采用正交试验方法，然后结合有限元软件对各组试验进行模拟，从而获得一组最优方案：主轴转速为500r/min，旋轮进给速度为0.5mm/s，旋轮直径为220mm，并用物理试验验证了最优方案的合理性与再现性。并将该最优方案在旋压机上进行试验验证，旋制出了满足产品质量要求的多楔带轮。     

多道次双点渐进成形数值模拟与实验研究

针对多道次双点渐进成形中材料变形规律问题,建立了典型圆锥台件双点渐进成形有限元模型,采用螺旋轨迹对其多道次成形规律进行了数值模拟,对模拟结果中节点坐标和位移、单元应变和壁厚数据进行了提取,分析了成形过程中节点流动、单元应变及壁厚分布规律,并通过在实验板料表面印制圆形网格和制作标记点进行了多道次双点渐进成形实验,对成形零件网格变化、标记点径向移动和零件壁厚进行了测量分析,验证了模拟结果的正确性。研究结果表明,多道次双点渐进成形中材料产生明显的径向流动,且随着成形道次增多而增大,同时,成形道次越多零件壁厚均匀性越好;另外,采用变间隔角度设计方法,可改善多道次双点渐进成形零件壁厚分布均匀性,且随着成形道次增多作用越明显。     

超半球壳体多道次拉深旋压工艺研究

针对1060超半球壳体基于板坯多道次拉深旋压进行成形性分析,提出两模法和两轮法的旋压成形试验方案,并设计不同旋压试验方案的芯模和旋轮工装.通过MC2000型数控录返旋压机,分别采用R13、R20和R25、R8不同圆角半径的圆弧式旋轮对1060板坯进行两模法和两轮法的多道次拉深旋压成形试验.两模法旋压毛坯件的凸缘边减薄严重,成形效果差;两轮法旋压采用R25旋轮4道次快速进给,R8旋轮4道次中低速精整旋压的旋压工艺,其旋压件贴模度高,成形效果好.试验结果表明:两轮法旋压工艺能实现板坯经多道次拉深旋压成形为超半球壳体.通过降低芯模转速,调整进给比和降低道次减薄率,可以消除旋压成形过程中出现的反挤、波纹和起皮等缺陷.     

薄壁半球壳零件拉深成形的有限元模拟分析

通过改变凹模圆角半径、压边力等成形参数对0.5 mm厚铝合金板拉深成半球形零件的成形过程进行了仿真模拟,研究了不同成形参数下零件成形过程中的应力应变分布和零件成形后的壁厚分布,揭示成形参数对半球形零件成形质量的影响.为实际生产中提高半球形零件的成形质量和抑制成形过程中板料起皱与开裂提供了一定的参考.     

旋压成形带内筋筒形件的工艺研究及数值模拟

针对旋压成形带内筋筒形件的工艺进行试验研究和数值模拟.依据实际试件的尺寸及成形情况对边界、接触、摩擦以及空间运动等条件进行确定.建立三维有限元数学模型,分析在不同壁厚减薄率和旋轮进给率等工艺参数下内筋的成形情况和应力、应变及旋压力的变化规律.对试件在成形试验时出现的表面剥离、裂纹等缺陷进行预测和初步分析,可提高工作效率并降低研发成本,为进一步深入研究带内筋筒形件旋压工艺的成形机理和变形特点打下了良好基础,为优化工艺参数提供了有效方法和可靠依据.     

椭圆薄壁件的旋压成形方法研究

基于机械摆动导杆运动原理提出了一种新的椭圆形截面薄壁零件的旋压成形方法。采用图形解析的方法建立了椭圆形截面薄壁零件的成形原理及成形轨迹的数学模型,并通过数值计算验证模型的准确性。基于此模型研究成形过程中轮盘与零件之间的运动关系,选取不同尺寸的轮盘回转半径,对椭圆形截面薄壁零件成形过程旋轮的运动轨迹进行仿真,发现当轮盘回转半径取值越接近于其下极限值l′_1时有利于椭圆形截面零件成形,为后续相关截面的通用工艺研究与应用及机床研发提供理论基础。     

圆筒形零件拉深压边力的数值模拟

采用板料成形模拟软件Dynaform对圆筒形零件拉深工艺过程进行了模拟,计算了理论压迫力,并与模拟结果进行了比较,分析了压迫力对成形件壁厚、应力和应变的影响。验证了理论计算压力在实践中是可以应用的。     

异形件两道次拉深试验与有限元模拟

塑性成形领域中对钣金件非对称零件的两道次拉深成形一直是个难题。以非对称形件为研究对象,采用数值模拟和试验相结合的方法进行了研究。试验中采用网格法研究了两道次拉深后得到的成形件局部应变分布和第二道次成形件的壁厚变化。数值模拟中采用两道次连续成形的方法进行了仿真分析,根据仿真结果分析了成形性、应力、应变分布等,同时得到了对应试验结果仿真结果,并将试验结果和仿真结果进行了对比。结果表明,多道次有限元模拟中厚度变化与试验相差较小,可以通过有限元模拟预测多道次成形件厚度;多道次有限元模拟中应变分布与试验相差较小,可以通过有限元模拟预测多道次成形件成形性;采用多道次连续成形方法可以解决多道次成形中不同道次间材料属性变化难处理的问题。