数值模拟技术在拉深模具设计中的应用

分析了盒形件拉深成形工艺特点,建立了盒形件拉深成形的三维有限元模型,并对其进行了冲压数值模拟。针对盒形零件拉深成形实例,应用数值模拟方法辅助模具设计以及进行了拉深工艺的改进。研究结果表明,应用数值模拟技术能有效减少拉深模具设计计算量,从而提高模具设计效率。     

基于Dynaform的铝合金盒形件拉深过程研究

针对6061-T651铝合金盒形件拉深成形过程中存在的技术问题,应用Dynaform非线性有限元软件对盒形件的拉深过程进行模拟分析,得出压边力等工艺参数对拉深过程及成形质量的影响规律,确定了合理的工艺方案,并通过实验对方案进行验证,实验结果满足设计要求。     

润滑条件下铝合金板成形模拟中摩擦模型的研究

对润滑条件下铝合金薄板筒形件拉深成形过程进行了工艺分析，在作出一些简化和假设的基础上，建立了基于流体润滑的筒形件拉深成形过程摩擦模型；将该模型运用到板料成形过程有限元分析中，计算出筒形件成形时摩擦系数动态变化的数值；开发出基于探针测试的铝合金板温成形动态过程摩擦测试系统，并对筒形件成形时的摩擦系数进行了测试实验。计算结果与实验数据表明，板料成形过程中的摩擦系数不是一个常数，随着凸模行程的增加，摩擦系数具有增加的趋势。     

一种新型Al-Zn-Mg-Cu合金杯形件摆辗成形数值模拟及实验研究

为了研究摆辗成形工艺对一种新型Al-Zn-Mg-Cu合金杯形件力学性能的影响,对初始高径比分别为0.4、0.8和1.2的坯料摆辗成形进行数值模拟和实验研究。通过有限元法模拟摆辗成形过程中坯料的金属流动、等效应变分布和温度分布,并在此基础上进行摆辗成形实验,分别测试杯形件底盘弦向和径向的强度。有限元研究发现,与摆头接触的变形区域网格畸变量大,并且变形过程热效应明显。研究结果表明,当坯料高径比为0.8时,杯形件的底盘弦向强度可达到507MPa,比母材提高了64.4%;摆辗成形可以提高该新型Al-Zn-Mg-Cu合金杯形件的底盘强度,同时初始坯料的高径比对杯形件底盘的强度分布影响较大。     

激光冲击驱动飞片成形性能

研究了激光冲击驱动飞片成形中相关工艺参数对成形性能的影响。采用适合高压高应变率的Johnson-Cook模型,基于ANSYS/LS-DYNA软件平台,数值模拟了激光冲击驱动飞片成形胀形件过程中激光能量、成形模具孔径以及模具圆角率与成形件成形高度的关系。分析表明,随着激光功率密度、成形模具孔径和模具圆角率的增加,胀形件成形高度均随之增加,胀形件的最大成形高度为310.6μm。对厚度为50μm的铜箔材进行了激光冲击驱动飞片成形实验,利用体视显微镜和形貌测量仪对获得的胀形件试样进行了二维和三维形貌测试,验证了数值模型的合理性。本文建立的数值模拟分析方法为激光冲击驱动飞片成形胀形件过程的预测和控制提供了手段。     

不同硬化模型对铝合金板冲压成形模拟结果的影响

研究不同塑性变形硬化模型对汽车5182-O铝合金板材冲压成形模拟结果的影响。采用材料单向拉伸试验得到应力应变关系曲线,基于Hollomom、Krupskowsky与Power方程对曲线进行拟合,建立材料室温下塑性变形硬化模型,对厚度为1.5 mm和0.85 mm的5182板材进行冲压试验和有限元模拟分析,对比分析冲压试验与模拟结果。试验与模拟结果显示,当板料厚度为1.5 mm时,板料冲压试验的成形力最大为42.95 kN,板料拉深深度为30.58 mm,基于Power方程计算得到的最大成形力为41.5kN与试验结果比较接近,Hollomom方程计算得到的拉深深度为30.546 mm,板材成形厚度分布与试验结果比较接近;当板料厚度为0.85 mm时,板料冲压试验的成形力最大为34.47kN,板料拉深深度为33.792 mm,基于Power方程计算得到的最大成形力为34.27 kN与试验结果比较接近,Hollomom方程计算得到的拉深深度为33.636 mm,板材成形厚度分布与试验结果比较接近。基于三种硬化模型铝合金冲压成形过程的计算模拟分析结果,并通过与试验对比得到不同硬化模型对铝合金板材冲压成形计算模拟的影响,进一步为汽车铝合金覆盖件在成形工艺的研究分析提供理论指导。     

O形密封圈偏心情况下接触应力仿真研究

研究O形密封圈在偏心情况下采用二维模型计算接触应力结果的准确度。通过利用有限元分析软件ABAQUS对O形圈的偏心情况进行二维和三维数值仿真分析,针对不同O形圈直径在不同偏心量的情况下分别进行接触应力的二维和三维计算与对比。结果表明：在O形密封圈偏心的情况下,与三维模型相比,二维模型计算的接触应力在最大压缩量处往往偏大,在最小压缩量处往往偏小,且偏心量的增大和O形圈直径的减小均导致二维模型的计算误差增大。对二维模型接触应力计算误差随偏心量和O形圈直径的变化曲线分别进行拟合,得到二维模型接触应力计算误差的预测公式,可用于O形圈二维模型接触应力预测值的修正。     

板料柔性拉边成形与压边成形方式的比较

柔性拉边成形是在已有冲压成形工艺的基础上结合柔性拉形原理诞生的一种新型板料柔性成形方法。用柔性拉边技术代替传统压边技术,可实现球形件、鞍形件、盒形件、非规则曲面件及带凸台曲面件等三维曲面件的柔性成形。探讨柔性拉边成形原理及工艺,建立柔性拉边成形过程的有限元模型;为验证柔性拉边成形工艺的可行性和通用性,建立鞍形件多点模具成形及带凸台曲面件整体模具成形过程的有限元模型,通过对比分析拉边成形和压边成形方式,研究不同成形方式对板料起皱拉裂缺陷、应力应变分布、流动及回弹情况的影响。结果表明:压边成形时,板料容易产生起皱、拉裂等缺陷,较难得到高质量的成形件;而在相同条件下,采用拉边成形方式所得成形件应力应变分布均匀、回弹小,拉边力抑制起皱、拉裂等缺陷的产生,同时板料流动更均匀。     

7075铝合金杯形反挤压成形计算机仿真

基于DEFORM-3D仿真软件,分析了7075铝合金带筋杯形件反挤压成形过程,研究了挤压速度、扭转速度、坯料初始温度对成形过程的影响,通过正交试验获得最佳成形工艺参数,并将传统的挤压成形与扭转挤压成形进行对比。结果表明,在传统反挤压的基础上,扭转作用使得坯料成形所需载荷降低,金属内部等效应变分布更均匀,通过正交试验最终得到了优化后的成形工艺参数,为铝合金杯形件反挤压成形提供理论基础。     

多维度感应熔覆模型建模优化研究

在分析温变材料物性参数的基础上,采用ANSYS有限元软件作为分析平台,构建感应熔覆过程的三维热场有限元分析模型。对三维与二维模型的建模结构与热场分布,探讨多维度数值模拟计算结果的差异。研究结果表明:在相同的感应熔覆数值模拟参数设置下,三维模型的热场温度高于二维模型的热场温度;三维模型的径向热传导高于二维模型,二维模型的轴向热传导高于三维模型;随着加载电流密度的逐步增大,三维与二维模型的温度差加大;相对二维模型,三维模型温度场分布受辐射的影响较为显著。研究结论为感应熔覆多维度数值模拟建模与计算提供了应用参考。     

盒形件充液拉深成形工艺优化及试验研究

本文主要研究充液拉深成形技术在复杂异形长法兰类盒形件成形过程中的应用,首先对该类零件的材料进行了力学性能和成形性能测试分析,获取材料的成形极限,确定了充液拉深成形方案;建立了盒形件的有限元仿真模型,模拟了盒形件在充液拉深成形过程中材料的壁厚变化情况,通过成形缺陷分析对关键工艺参数低压充液时间TLP、整形时间TIP、最大压边力Fmax、液体流速Vel％,最大成形力Pmax及时效时间Tw等进行了重新设计,并通过数值模拟和试验验证相结合的方法优化了工艺参数;最终,完成了盒形件充液拉深成形流程再造,确定出最优的工艺参数,并成功实现盒形件的充液拉深成形,使其制造效率和产品质量大幅提升,为低塑性、难变形材料盒形件的批量制造奠定了工艺基础.     

铜铝复合板渐进成形回弹缺陷研究

为了讨论不同工艺参数对复合板渐进成形回弹的影响,建立了包含工具头、复合板材和复合界面的三维有限元模型,通过对比T形剥离结果得到复合界面内聚力单元参数,通过实验验证了有限元模型的可靠性.实验结果表明,成形角对双金属复合板渐进成形回弹最敏感,工具头直径对回弹敏感度最低,另外,内聚力单元能有效模拟双金属复合板结合界面,模拟误...     

高温合金U形环滚压成形有限元建模关键技术研究

根据U形环的成形特征,解决了其滚压成形有限元建模仿真的关键技术,如几何模型的建立,滚压模型的模具尺寸的设计,摩擦接触条件处理,下压载荷曲线等关键技术处理。基于ABAQUS有限元软件建立了该成形过程的有限元模型,并对该模型的可靠性进行了实验验证。结果表明,有限元模拟结果所获得的U形环与实验结果十分吻合,对U形环的生产实践具有很好的指导意义。     

大型铝合金壳体锻造成形过程的数值模拟和实验研究

针对某大型铝合金壳体锻件的形状特点,结合实际制造能力,提出一套成形工艺方案。利用有限元数值模拟软件DEFORM-3D,分析了预压坯件形状对终成形效果的影响,研究了摩擦因数、锻造速度、始锻温度对终成形最大载荷的影响规律,解析了该大型铝合金壳体成形过程的4个阶段。通过数值分析和实践经验得出了合理的坯件形状、模具形式及成形工艺参数,消除了成形中可能出现的缺陷,并将成形力控制在250MN以内,研究内容最终得到了实验验证。     

双联齿轮精锻成形工艺及数值模拟分析

针对双联齿轮的结构特点,提出了两种双联齿轮成形工艺,设计了坯料的合理形状,建立了三维有限元分析模型。通过工艺分析和不同工艺条件下的材料流动过程三维有限元动态仿真,研究了变形全过程的材料塑性变形行为、流动规律、几何尺寸变化以及成形件几何质量和缺陷等。对比有限元模拟结果发现:闭式模锻工艺齿形填充较差,产生折叠缺陷或充不满现象;挤压成形工艺齿形填充良好,是双联齿轮精锻成形的优选方案。研究结果为双联齿轮成形工艺实用化研究提供了理论指导或技术支持。     

基于三维成形极限应力图的AA6061挤压管材成形性能分析

为解决AA6061挤压管材成形性能极差的问题,建立了“固溶水淬+颗粒介质胀形+人工时效”的铝合金管件成形工艺流程。研究了固溶水淬和人工时效工艺参数对材料性能影响规律,并建立了考虑厚向应力的三维成形极限应力图;建立了管件颗粒介质胀形有限元仿真模型,分析管件变形特征质点的运动轨迹和应力应变状态,并应用理论成形极限图对管件破裂失稳点和胀形极限进行分析和预判。四方截面管件胀形工艺试验结果表明,颗粒介质胀形工艺与合适的热处理工艺相结合能够有效地解决AA6061挤压管材的成形问题;考虑厚向应力的三维成形极限应力图可作为铝合金管件胀形工艺方案制定的破裂失稳判据。     

铝合金薄壁异形截面辗扩成形宏微观模拟

环件轧制作为一种无缝环筒类构件先进塑性成形技术,目前还难以实现铝合金薄壁带筋锥筒构件的近净成形制造.针对2A14铝合金薄壁异形截面环件,建立其辗扩成形宏微观耦合分析有限元模型,选用矩形截面环件作为坯料,基于有限元模拟获得了优化后的轧制孔型,并探究坯料初始温度及芯辊进给速度对材料成形性和微观组织演变的影响规律,得到微观组织均匀且孔型填充性良好的辗环工艺参数.环坯温度为470℃,芯辊进给速度为1.2mm/s,主辊旋转转速为30 r/min,上锥辊的压下速度为0.6 mm/s为最优工艺参数,能够满足2A14铝合金异形截面辗扩形/性控制要求,可为实际生产提供理论指导.     

车身外覆盖件面畸变缺陷模面补偿方法

面畸变缺陷是指车身外覆盖件成形回弹阶段产生的深度在几十至几百微米的局部小凹陷,面畸变缺陷对整车外观质量影响很大,因此在模具设计阶段即通过准确预测面畸变缺陷并进行补偿和控制十分重要.通过有限元仿真分析和试验验证,能够准确预测车门门把手特征件的面积变缺陷.一种抑制面畸变缺陷的模面补偿方法被提出.通过车门门把手特征件和柱面扁壳特征件的有限元仿真,特征件表面反映面畸变缺陷的二维评价指标在经过模面补偿后减少90％以上,验证了提出的面畸变缺陷模面补偿方法的有效性.该方法基于数值计算获得理想的模面几何模型,通过改变板料在成形过程中厚度方向的应力梯度控制厚度方向弯矩导致的面畸变,为模具在设计阶段对板料成形后的面畸变缺陷进行控制提供了依据和解决方案.     

有限元分析在连续拉深圆形件工艺设计中的应用

研究了有限元法(FEM)在连续拉深圆形件中的应用,通过有限元模拟分析得到各道次拉深成形杯形件的模具工艺尺寸,并与传统的经验法设计结果进行对比分析。研究结果表明,结合经验法和有限元法,可以有效提高模具设计中各道次拉深工艺的可靠性,并降低模具开发成本。     

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。