双曲率板材件柔性拉伸对压复合成形系统

为提高双曲率板材件的成形质量,首次将多夹钳式柔性拉伸成形技术与多点对压成形技术相结合,研制了双曲率板材件柔性拉伸对压复合成形系统。该系统由多点数字化模具、多夹钳式柔性拉伸成形装置、液压机及计算机控制系统组成。它能够完成双曲率板材件的拉伸对压复合成形,抑制双曲率板材件成形过程中的起皱、回弹等缺陷的发生,提高双曲率板材件成形的加工精度,实现双曲率板材件的高质量成形。双曲率板材件柔性拉伸对压复合成形系统正在应用于地标建筑用覆盖件的加工,实现了建筑用覆盖件的低成本和高质量成形,解决了地标建筑用双曲率覆盖件的成形难题。     

薄板多点成形时不同的工艺方式对起皱的影响

采用有限元数值模拟手段针对多点成形过程中产生的起皱现象以及消除皱纹的措施进行了探讨.对比了多点模具成形和多点压机成形两种不同工艺,分析了不同的成形工艺条件对起皱的影响.用显式动力学软件对0.1 mm与0.5 mm厚度的马鞍型曲面件进行了数值模拟,结果表明,在多点模具成形方式下,采用无压边成形,使用弹性垫,成形0.5 mm厚度的板料时,曲率半径为100 mm的成形件起皱剧烈;但在相同条件下,用多点压机成形工艺的成形件结果良好,甚至成形厚度为0.1 mm的板料也没有起皱.表明多点压机成形方式比多点模具成形方式成形效果好,缺陷少,并且有利于板材的流动,能够得到更大的变形量.     

多点模具的拉形工艺及其数值模拟

为检验多点模具拉形工艺的可行性,采用显式有限元软件对抛物柱面与马鞍面件的拉形过程进行了数值模拟,并与采用整体模具的拉形效果进行了比较。数值模拟结果表明:使用多点模具直接进行蒙皮拉形,成形件表面将出现压痕。为抑制压痕,必须在多点模具与板料之间放置弹性垫层。弹性垫能够有效地分散多点模具冲头的集中载荷。当弹性垫较薄时,成形件表面仍有压痕出现,当弹性垫厚度达到8 mm时,压痕被消除,成形表面光滑,与整体模具的成形结果非常接近。实验表明:只要采用合适的弹性垫,多点模具可应用于实际拉形工艺。     

多点拉形数值模拟及模具型面补偿方法

建立了板料多点拉形有限元模型,确立了用于动态显式算法的拉形加载模式,并应用到典型件的拉形过程数值模拟中。对马鞍形曲面件的多点拉形进行了数值模拟,探讨了成形件上应力、厚度等的分布规律以及回弹和弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响。模拟结果表明,成形件的应力、厚度分布均匀,卸载回弹很小,弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响比回弹要大;为获得精确形状的成形件,提出了一种基于数值模拟结果通过反复修正获得准确的多点拉形模具型面来补偿多点拉形中弹性垫的不均匀变形和回弹的方法。     

多点拉形数值模拟及模具型面补偿方法

建立了板料多点拉形有限元模型,确立了用于动态显式算法的拉形加载模式,并应用到典型件的拉形过程数值模拟中。对马鞍形曲面件的多点拉形进行了数值模拟,探讨了成形件上应力、厚度等的分布规律以及回弹和弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响。模拟结果表明,成形件的应力、厚度分布均匀,卸载回弹很小,弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响比回弹要大;为获得精确形状的成形件,提出了一种基于数值模拟结果通过反复修正获得准确的多点拉形模具型面来补偿多点拉形中弹性垫的不均匀变形和回弹的方法。     

具有防皱功能的多点成形工艺数值模拟

介绍了一种无需压边圈的防皱多点成形方法,与目前常用的多点模具成形方法不同,在防皱多点成形方法中防皱单元与调形单元交错排列,离散的防皱单元在成形区内对板料进行挟持,且能够随板料的变形上下浮动。运用有限元方法对球形曲面在防皱多点成形方式中的成形过程进行了数值模拟,分析了板厚、防皱单元的压力对最大成形曲率的影响,并与多点模具成形进行了对比。研究发现,防皱多点成形方法能够很好地抑制板料在成形过程中的起皱现象。球形曲面采用防皱多点成形方式时能够获得明显大的变形量。板料越薄,防皱多点成形方法所能获得的效果越显著。增大防皱单元的压力能够提高防皱多点成形的防皱能力。     

柔性离散夹钳拉形工艺的数值模拟

介绍了柔性离散夹钳拉形机的特点,建立了柔性离散夹钳拉伸成形有限元模型。对球形面和鞍形面进行了数值分析,研究了拉形速度、摩擦因数和夹钳形状对成形结果的影响。数值模拟结果表明:在兼顾成形效率和精度的情况下,可选1m/s为拉形速度。润滑条件越好,成形件应力应变和厚度分布越均匀。与方形夹钳相比,圆形夹钳能有效改善过渡区和夹持区的流动状况,使应变更均匀,减薄量较小。通过实验验证了模拟的正确性,模拟结果对离散夹钳拉形机的优化设计以及实际板材拉形工艺具有指导价值。     

板材多点成形时柔性压边与刚性压边方式的比较

为了研究不同的压边方式对多点成形结果的影响,采用动力学显式有限元软件对大变形量三维曲面多点成形过程中刚性压边与柔性压边方式进行了数值模拟,对比了二者的成形结果,并且对不同压边力时的柔性压边成形进行了探讨,研究了柔性压边方式的成形规律。结果表明,对于大变形量的三维曲面多点成形,柔性压边方式可以成功避免拉裂和起皱成形缺陷的发生,成形质量良好。这个结果可以作为开发大变形量的多点成形压力机的理论依据。     

柔性和刚性压边方式防止薄板多点成形拉裂的对比分析

采用有限元数值模拟方法研究了薄板鞍型件在有压边多点成形过程中的拉裂现象。提出了能够避免拉裂的柔性压边成形方式,分析了刚性压边与柔性压边成形时的成形极限和成形效果,证明柔性压边成形能够很好地解决板料起皱与拉裂之间的矛盾,并利用压边面中板料的流动分析了柔性压边成形时压边力大小与拉裂之间的关系。当采用刚性压边多点成形时,加大压边力板料可能拉裂,减小压边力板料可能起皱;而采用柔性压边多点成形方式可以有效避免起皱和拉裂,大大提高变形量,得到更好的成形结果。     

帕萨特1.8T轿车顶盖多点成形工艺的研究

介绍了多点成形压力机的工作原理,对轿车顶盖多点成形的数值模拟过程进行研究,并以Passat1.8T轿车顶盖为例,对其多点成形工艺及成形中的压痕现象进行数值模拟,对加有弹性垫的情况进行了有限元分析,并进行了实验验证,为多点成形技术在汽车覆盖件冲压成形过程中的应用奠定了一定的基础。     

多点成形回弹补偿算法及其验证

采用理论分析、数值模拟与成形试验相结合的方法,研究了板材多点成形回弹补偿和修正方法。基于弹性幂强化材料模型推导了回弹前曲率的计算公式,结合三次B样条拟合建立了修正回弹的模具型面补偿方法。根据计算得到的模具型面信息对成形过程进行了数值模拟及试验验证,结果表明:本文方法可以有效地控制单曲率曲面多点成形过程中回弹引起的形状误差。     

基于方形压头的船体外板分段成形设计研究

以船体曲面外板三维曲面件为研究对象,针对方形压头对大型板材数值模拟进行研究,将多点成形和分段成形法相结合,当板材尺寸大于模具大小时,对板材进行分区域成形,实现小模具对大型板材的分段成形。对比模具冲压的距离、重叠区的大小对分段成形回弹后曲率半径的影响,结果表明合理的冲压距离和重叠区的大小可以提高成形效率。分析板材分段冲压回弹后的曲率半径,计入回弹的影响,并通过神经网络进行回弹预测,计算模具回弹补偿量,使用回弹补偿后的模具再次冲压成形,对比板材最终成形的曲率半径和目标曲率半径,误差仅为6.3%,且曲面光顺,证明该方法的有效性,为大尺寸板材多压头分段快速成形提供理论基础。     

拉弯成形的数值分析与工艺优化

介绍了分析拉弯成形的摄动方法。对于横向曲率比较小的双凸工件,将其分成两个区,一个是与模具表面的接触区,另一个是一端受夹钳约束的自由区。假定这两个区的应力-应变状态分量与柱面拉弯成形及均匀拉伸的应力-应变状态分量只相差一个很小的量,建立摄动计算格式,进行变形分析。应用数值模拟软件对不锈钢车体的车顶弯梁的拉弯成形进行了数值模拟与工艺参数优化,消除了成形缺陷,开发出高精度拉弯模具,获得了高质量的成形件。     

高强度钢板热成形三维温度场数值模拟分析

基于三维温度场有限元理论,考虑高强度钢板实际热成形过程中板料和水冷模具的温度边界条件,开发了用于热成形的KMAS_HF(King mesh analysis system_Hot forming)温度场分析模块,其中分别采用壳体单元和三维四面体单元模拟板料和模具温度场,将板料相变潜热释放引入温度场分析过程中。以典型U型试件为例,对其热成形过程进行数值模拟分析,并与实际试验进行对比研究。结果表明:板料与三维实体模具温度变化的数值模拟结果与试验结果一致,该模块对于热成形温度场分析预测具有重要指导意义。     

镁合金筋条式壁板压弯成形研究

对AZ31镁合金筋条式壁板压弯成形进行了数值模拟和实验研究。建立了有限元数值模拟的几何模型,采用有限元计算软件对AZ31镁合金筋条式壁板压弯成形进行了数值模拟研究,分析了镁合金筋条式壁板压弯成形中的温度场、应变场、应力场、模具载荷、破坏系数等分布规律,优化了变形工艺参数及模具结构。对镁合金筋条式壁板压弯成形进行了实验研究,获得了合格的镁合金筋条式壁板弯曲件。分析了镁合金筋条式壁板成形件的形状及弧度分布尺寸精度,模拟结果与实验结果相吻合,最大相对误差小于19. 1%。     

超塑胀形件壁厚分布的数值分析

在有限元数值模拟的基础上对超塑胀形圆筒件壁厚分布进行了数值分析。为使了模拟结果更接近于实验,文中考虑了应变速率敏感、模具圆半径,等因素对壁厚的影响,同时比较了正反吹成形和普通凹模成形的零件壁厚分布状况,并对壁厚分布不均匀性及其控制技术进行探讨。     

基于数值模拟的筒形件正反拉深复合成形

通过对筒形件正反拉深一次复合成形的有限元数值模拟,分析了主要工艺参数对筒形件正反拉深一次复合成形的影响。依据数值模拟设计了某一型号的机油滤清器壳体正反拉深复合成形模具并进行了工艺调试,既验证了数值模拟的可靠性又将正反拉深一次复合成形工艺用于了机油滤清器壳体的实际生产,获得了较为理想的效果。     

模具初始温度对U形件热冲压机械性能的影响

利用拉伸实验获得了USIBOR1500P应力-应变曲线,采用有限元软件开展U形件热冲压成形工艺参数的数值模拟研究,分析模具初始温度分别为25,100,180℃时冲压件的最终组织结构,包括马氏体和维氏硬度。模拟结果表明:马氏体含量和维氏硬度值随着模具初始温度的升高而降低。     

滚压拉伸成形曲面技术及其数值模拟

介绍了柔性滚压拉伸成形技术原理及特点,通过数值模拟,研究了板材厚度、宽度和材质对成形质量的影响。结果表明:随着板材厚度的增加,板材内外层的压缩变形量和拉伸变形量增大,回弹量减小;随着板材宽度的增加,板材中间位置的流动性变差,板材变形不均匀;与08AL钢板相比,2024铝板材成形件的等效塑性应变值较大,而回弹量较小。该成形工艺的可行性和实用性已得到验证,模拟结果对于实际板材滚压成形工艺具有指导意义。     

基于方形压头的双曲率船体外板分段成形设计

以双曲率船体外板三维曲面件为研究对象,针对小模具对大型板材的分段成形问题,选用方形压头对大型板材进行数值模拟研究。当板材尺寸大于模具大小时,对板材进行分区域成形,实现小模具对大型板材的分段成形。对双曲率板材过渡区的模具型表面进行变形协调设计。采用非均匀有理B样条曲线(NURBS)曲面重构技术构建双曲率分段成形过渡区,并采用数值模拟的方式对成形后的效果进行验证分析,对比有无过渡区的双曲率板材成形,结果表明,设置过渡区可以有效地抑制分段成形的交界处产生的波浪形缺陷,证明了该方法的有效性,为大尺度板材多压头快速成形提供理论基础。