剪挤工艺成形力的计算与试验分析

由于难以准确计算剪挤工艺的成形力,导致含有剪挤工艺的级进模易出现模具偏载问题。通过对剪挤成形过程分析,采用类上限法与功平衡法进行计算,推导出面向剪挤成形过程的最大成形力计算公式。该力学模型考虑了材料力学性能、凸模尺寸、凹模尺寸和材料几何尺寸等对成形过程载荷的影响。通过与试验结果进行对比分析,验证了模型的有效性。     

考虑材料韧性损伤的中厚板半冲孔成形过程分析

为研究半冲孔成形过程中韧性损伤的演化以及部分工艺参数对成形质量的影响规律,本文在ABAQUS有限元模拟软件中建立了半冲孔轴对称有限元模型,并通过VUMAT用户子程序引入GTN(Gurson-Tvergaard-Needle-man)损伤模型,结合同时考虑空穴形状与体积变化影响的韧性断裂准则,进行弹塑性大变形有限元分析.基于该有限元模犁,预测了半冲孔工艺中静水压力、等效应力、等效应变、应力三轴度以及损伤断裂的产生和发展趋势,分析了反顶力、压边力和冲裁间隙对零件的影响规律,并与实验结果进行对比分析,验证了数值模拟的准确性.     

剪挤复合精整中凸模圆角对核心变形区应力状态的影响

为了提高剪挤复合精整加工零件的成形质量,研究了关键工艺参数对核心变形区应力状态的影响。利用理论分析的方法确定了凸模圆角是影响核心变形区应力状态的关键工艺参数,进一步利用有限元模拟和物理实验相结合的方法,研究了不同凸模圆角半径对核心变形区应力状态的影响。研究表明：在一定范围内,模具圆角越大,所提供的压应力也就越大,压应力可以抑制撕裂产生,从而降低成形面损伤,提高成形质量。     

基于数值模拟的大长径比筒形件正挤压成形工艺研究

基于DEFORM-3D数值模拟软件,以某深孔汽缸为研究对象,建立了大长径比筒形件正挤压成形的有限元仿真模型,研究入模角α、凹模圆角r、定径带长度h、挤压速度v等工艺参数对金属塑性变形的影响;以挤压力峰值Lmax、坯料损伤峰值Dmax和凹模磨损量W为优化目标,进行正交试验方案设计,分析各工艺参数对优化目标的影响规律,获得较合理的工艺参数组合。研究结果表明,当入模角α=90°、凹模圆角r=3 mm、定径带长度h=20 mm、挤压速度v=10 mm/s时,可有效降低挤压力峰值和凹模磨损量,保证了零件的成形质量与模具的使用寿命。     

含能材料柱状近净成形退模工艺仿真优化分析

近净成形工艺是含能材料的主要成形方式之一,当原料通过近净成形工艺成形后,为了保证退模过程中冲头受力均匀和退模过程顺利,需要对退模过程进行研究。采用通用有限元分析软件ABAQUS建立含能材料柱状近净成形有限元模型,对其退模工艺全过程进行仿真分析,得到了退模过程中模具和冲头的最大应力,并且给出退模过程中的退模力-冲头位移曲线。进一步分析了退模加载速度对退模力的影响,分析了两种典型的加载速度工况下的退模力。结果表明,本文建立的有限元仿真模型能够有效地模拟近净成形退模工艺,为退模工艺的相关参数设计和工程实践提供指导。     

基于卷积神经网络的板料挤压成形力预测

板料挤压过程中的成形力计算是合理进行模具设计和压力机选择的重要依据。为了快速、准确地获取挤压力数值,提出了一种结合有限元仿真和卷积神经网络的板料挤压力预测模型。利用所建立的板料挤压有限元模型,结合知识模板技术,批量获取了不同工艺参数下的成形力数据集;在此基础上,针对凸凹模几何形状难以用参数统一表征的问题,以凸凹模的轮廓图像为直接输入量,基于凸、凹模基础形状类,采用混合卷积神经网络结构,构建了适用于不同工艺参数的挤压力预测模型。经过验证和评估,所建模型对于规则形状和组合形状板料挤压力均有较高的预测精度,可以满足工程计算的需求。     

镦挤拔模斜度对成形的影响规律研究

由于坯料在镦挤变形过程中要经过镦粗和挤压变形，给模具参数的选择带来一定的难度。凹模的拔模斜度是影响成形工艺的一个重要参数，关于拔模斜度大小的选取，目前尚无准确的公式、曲线或表格。论文以数值仿真技术为依托，建立了基于刚粘塑性有限元法的镦挤热成形工艺有限元模拟模型，利用塑性成形仿真软件DEFORM-3D对镦挤工艺进行模拟仿真，分析讨论了不同拔模斜度对镦挤热成形过程的影响以及成形过程中可能产生的缺陷，建立了基于数值模拟仿真模拟结果的最佳拔模斜度成形规律曲线，为指导镦挤工艺设计中凹模拔模斜度的选择提供了理论依据，也为其它挤压凹模斜度的选择提供了参考。     

直齿轮冲挤——镦挤成形过程数值模拟分析

针对直齿轮精锻成形工艺存在齿形充填困难和成形载荷大的两个问题,本文采用三维有限元分析软件DEFORM-3D对浮动凹模形式下,直齿轮冲挤—镦挤成形过程进行了数值模拟。通过分析金属材料内部的应力场、应变场的分布,挤压载荷和温度的变化,以及工艺参数对成形过程的影响,认为采用浮动凹模结构不仅有利于齿腔角部金属的充满,还可以极大地降低金属在成形终了阶段的变形力,从而为直齿轮精锻成形工艺的实用化提供了理论指导。     

基于Dynaform有限元模拟的3104铝质罐体再拉伸工艺优化

分析了再拉伸凸凹模圆角半径、压边力、模具间隙关键工艺参数对板厚为0.265mm的3104铝质易拉罐罐体成形质量的影响。由Dynaform有限元分析,经数值模拟得出,对于该材料罐体再拉伸成形压边力取3,000N、凹凸模单边间隙取0.25～0.26mm,罐体的成形质量较好,优化出减薄后的3104铝合金成形工艺的试验参数。经试验结果表明,采用Dynaform有限元分析模拟3104铝质罐体再拉伸成形是可行的,对进一步减薄板材厚度提供借鉴。     

渐开线花键冷挤成形工艺分析与模具设计

以某轻型汽车半轴渐开线花键为研究对象,利用有限元软件Deform-3D,采用数值模拟的方法,探讨了坯料直径、凹模引导区长度及定径带长度对花键冷挤压成形的影响规律。分析结果表明,随坯料直径增加,成形力上升,齿形成形效果显著提高,但坯料直径过大,回弹现象影响齿形精度;引导区长度对花键冷挤成形性有影响,若引导长度设计太短,挤压过程不稳定或不能成形;定径带长度对花键的成形质量和成形力影响显著,随定径带长度增加,齿形越饱满,齿槽越深,挤压力越大。优化设计了冷挤花键组合式凹模的关键参数,工艺试验表明,分析准确,设计合理。     

用有限元法揭示钣材挤压工艺的成形特点

采用刚塑性有限元法、自编程序对钣材挤压工艺进行了模拟 ,从而获得了钣材挤压成形时的网格畸变图、金属流动图、速度场、等效应力场、等效应变场以及H M无量纲数分布场等结果 ,并进一步揭示了钣材挤压工艺的一些成形特点。此外 ,通过实验获得了钣材挤压成形时的网格畸变照片以及裂纹出现照片 ,其结果与采用有限元法所揭示的结果相一致。     

Void closure prediction in cold rolling using finite element analysis and neural network

Cold rolling is used to eliminate void defects in cast materials thus improving the material performance during service. A comprehensive procedure is developed using finite element analysis and neural network to predict the degree of void closure. A three-dimensional nonlinear dynamic finite element model was used to study the mechanism of void deformation. Experiments were conducted to investigate void closure during the cold flat rolling process. Experimental results are compared to the three-dimensional finite element predictions to validate the model. The void reduction predictions from finite element analysis are in good agreement with experimental findings. Plastic strain, principal stress distribution around the void and void reduction ratio are presented for various case studies. As finite element simulation is time-consuming, a back-propagation neural network model is also developed to predict void closure behavior. Based on the correlation analysis, the reduction in sheet thickness, the dimension of the void and the size of the rollers were selected as the inputs for the neural network. The neural network model was trained based on results obtained from finite element analysis for various simulation cases. The trained neural network model provides an accurate and efficient procedure to predict void closure behavior in cold rolling.     

中厚板挤压成形力影响因素研究

成形力作为中厚板体积成形工艺设计中的主要参数之一,是压力机选择和模具强度校核的重要依据.以体积成形有限元分析为基础,运用正交实验法,使用不同的工艺参数组合对中厚板凸台挤压成形过程进行数值模拟,结果显示在不同的成形阶段,变形程度、材料类型和初始板厚是影响成形力的显著因子.研究了变形程度、材料性能、坯料初始厚度对凸台挤压成形力的影响规律.研究结果为中厚板凸台挤压工艺及模具设计提供了一定的理论指导和参考.     

型材挤压模工作带长度设计计算的数学建模

本文采用有限元方法 ,以型材挤压过程的有限元模拟为基础 ,研究了局部挤压比、挤压带面积和模孔距离对金属流动速度的影响 ,获得了型材挤压过程的变形流动规律。并综合主要模具结构参数对金属流动速度的影响 ,建立了铝型材挤压模模孔工作带设计计算的数学模型。选择实际型材零件按本文推导的公式设计了工作带长度 ,并与实验进行了验证 ,结果表明挤压效果良好。该公式可用于铝型材挤压模工作带长度设计计算     

Rigid-plastic finite element analysis of plastic deformation of porous metal sheets containing internal void defects

Using rigid-plastic finite element DEFORM-2D and -3D software, this study simulates the plastic deformation of metal sheets at the roll gap during the sheet rolling process. The study focuses specifically upon the deformation of porous metal sheets containing internal void defects. The present numerical analysis investigates the relative density distributions, the void closure behavior, the deformation mechanisms and the stress–strain distributions around the internal voids for various rolling conditions. The influences on the dimensions of the final void of the thickness reduction, the initial internal void dimensions, the friction factors and the relative density are systematically discussed. The critical rolling conditions also investigated. A series of sheet rolling experiments are performed in order to verify the validity of the simulation results. The current numerical results provide a valuable source of reference for the design of pass schedules for porous metals undergoing rolling processes.     

工艺参数对铝型材挤压变形规律的影响

通过引进一个反映金属流速不均衡性的参数———流速均方差 ,有效地控制型材挤压成形时金属流动的不均匀性。采用有限变形弹塑性有限元方法 ,对不同挤压参数 (挤压比、摩擦因子 )下铝型材挤压过程进行了数值模拟研究 ,获得了挤压压力、流速均方差和型材件内部应力应变场随挤压参数变化的规律 ,为铝型材挤压工艺参数优化提供了理论参考。     

法向应力对板料成形极限影响的研究进展

在板料成形过程中应力状态对板料(板材和管材)的成形极限有很大影响,通过对板料施加法向应力可以提高板料的成形极限。文章综述并分析了法向应力对板料成形极限影响的理论模型、有限元模型以及实验研究方面的进展。理论模型方面的主要进展,是根据经典塑性失稳理论和M-K理论,建立了考虑法向应力影响的成形极限理论模型,可以准确地预测法向应力对板料成形极限的影响;有限元分析的主要进展,是在韧性断裂准则的基础上,利用体单元建立了考虑法向应力影响的数值模型;有关实验研究方面只是初步的探索,还有待进行深入的研究;对影响法向应力提高板料成形极限的因素进行了总结分析。     

用有限元多晶体弹塑性模型预测FCC金属冲压变形后的织构和塑性各向异性

开发出一套适于FCC(面心立方)金属的三维弹塑性有限元程序FEPM-3DFCC，该程序将与应变速率无关的多晶体弹塑性模型引入到立方体单元晶粒塑性应变增量的计算中．文中以Al板为例用FEPM-3DFCC程序计算出常温下单向拉伸和压缩、双向压缩、平面应变、面内剪切和厚向剪切等六种典型受力状态下的织构演变和各向异性变化，并对Al圆管扭曲与拉伸复合加载和Al圆管冷径缩挤拔加工进行了数值模拟．     

Using incremental forming to calibrate a void nucleation model for automotive aluminum sheet alloys

A novel method for the quantification of void nucleation rates in sheet material is presented. An incremental sheet forming process is employed to create large regions of homogeneous deformation, such that material density changes can then be used to quantify the evolution of void volume fraction with applied strain. This technique is employed to calibrate the void nucleation behaviour of three automotive aluminum sheet alloys (AA5182, AA5754 and AA6111) for incorporation into finite element method models which employ the Gurson–Tvergaard–Needleman (GTN) constitutive softening equations.     

支撑轴精密成形工艺及模具设计

通过对45号钢支撑轴的工艺性分析,提出热挤压成形方案,基于Deform-3D软件对热挤压成形过程进行有限元仿真,分析行程载荷曲线、金属流动和温度场,并对工艺进行优化、预测模具设计中可能出现的问题。在此基础上,设计了一套支撑轴热挤压成形模具,有效缩短了模具设计周期,为该类零件的成形工艺及模具设计提供了一定的参考。