矩形截面小圆角管件胀-压复合成形工艺

对于精度要求高、圆角半径小、厚度分布均匀的矩形截面管件,传统的成形工艺难以成形出合格零件。采用有限元模拟和实验研究的方法,研究了矩形截面小圆角管件胀-压复合成形工艺,分析了内压、上模压下量等关键参数对零件圆角半径和壁厚分布的影响。结果表明,增大内压和上模压下量有利于圆角的填充,采用适当的内压和上模压下量,矩形试件的相对圆角半径可以达到0.86。与常规的内高压成形中圆角及附近减薄严重不同,胀-压复合成形工艺的圆角及附近区域具有增厚的现象,有利于获得壁厚更加均匀的小圆角零件。在对成形规律进行研究的基础上,建立了矩形截面小圆角管件的成形工艺窗口,成形出了满足形状与尺寸要求的管件。     

异形截面副车架液压成形工艺研究及过程优化

利用有限元仿真软件,对异形截面副车架零件弯管、预成形和液压成形全工序进行模拟,分析了零件成形过程中壁厚变化规律。通过优化弯管参数,改进了弯管结果;通过优化预成形形状,消除了预成形过程中"咬边"风险,通过优化液压成形加载曲线,获得了零件成形所需的工艺参数。在此基础上开展工艺试验,成功研制了副车架样件。对液压成形零件壁厚进行测量,获得了零件沿轴线典型截面的壁厚变化。研究结果表明,零件成形内压力为140 MPa,补料量60 mm时,可成形出满足要求的零件,零件最大壁厚2. 33 mm,增厚率为16. 5%,最小壁厚1. 62 mm,最大减薄率为-19%。     

轿车副车架内高压成形

用内高压成形技术在国内首次成功地试制出全尺寸轿车副车架样件,经检测尺寸满足设计要求。通过合理的弯曲工艺,避免了角部过度减薄引起内高压成形过程中开裂。采用典型截面二维数值模拟和整体零件三维数值模拟相结合的方法,给出了合理的预成形坯形状,控制壁厚分布和避免终成形合模时在分模面上管材被压出。通过该零件研制,基本掌握用内高压成形制造副车架的关键技术。     

高强钢方管绕弯时截面参数对成形质量的影响

金属薄壁方管在绕弯加工中一般会产生横截面畸变、顶板减薄、底板起皱等成形缺陷。为了判断高强钢方管截面参数对弯管成形质量的影响程度,建立了方管绕弯成形的三维有限元模型,在截面边长与弯曲半径一定时,基于Dynaform软件对6种尺寸的JAC590Y方管的90°绕弯成形分别进行了模拟,得出了不同相对壁厚与相对圆角半径方管绕弯后的主要畸变参数。分析表明:高强钢方管经90°绕弯后,其横截面畸变最大的部位出现于弯管的前段,其截面角处于50°～90°之间;在方管的截面边长、弯曲半径及管坯与模具的间隙一定时,方管的相对圆角半径与相对壁厚越小,则管件的横截面畸变与最大壁厚减薄率便会越大,而管件底板也越容易沿纵向起皱或其皱曲越明显。     

不锈钢方形截面空心构件内高压成形研究

对不锈钢方形截面空心构件内高压成形进行了实验研究,比较了有无轴向进给和加载路径即内压和轴向进给关系对方形截面构件影响。分析产生折叠、起皱和开裂尤其在圆角过渡区产生开裂的原因,给出了成形的合格零件壁厚分布规律。     

补料比对Y型三通管内高压成形影响研究

对于Y型三通管,由于其结构的不对称性,内高压成形过程中左右冲头的轴向补料比对成形有较大的影响.通过实验和数值模拟,研究了补料比对Y型三通管的壁厚影响规律以及成形中产生的缺陷.结果表明: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;增加补料比能在一定程度上改善枝管部分的壁厚减薄,但过度加大左右补料比,会使试件左侧圆角处产生内凹缺陷.     

不锈钢金属定子衬套液压成形回弹特性

金属管件塑性成形过程中不可避免地存在回弹问题,导致零件的实际成形尺寸产生偏差,影响零件的制造和装配精度。综合考虑摩擦润滑、管件尺寸、材料力学参数、加载路径和加载压力等参数,建立金属定子衬套液压成形数值模型,分析成形管件回弹对等壁厚金属定子衬套成形质量的影响。结果表明,选用304不锈钢成形金属定子衬套,其回弹量对成形管件壁厚分布和截面位移影响较小,但是卸载后,成形管件等效应力大幅降低,从而降低了成形管件内部的残余应力。因此,采用管件外高压成形方法加工金属定子衬套,可以获得尺寸精度满足要求的等壁厚金属定子衬套。为金属定子衬套实际选材和模具设计提供了理论参考。     

轿车加强梁内高压成形规律的仿真研究

针对轿车前副车架加强梁内高压成形技术,为了研究其成形规律,借助非线性有限元软件AUTOFORM,采用多道次工序开展轿车加强梁内高压成形数值模拟研究。确定了合理加载路径及主要参数设置,通过仿真计算其壁厚最大减薄率为19.84%,基于此分析了低温退火处理、模具与管材接触面的摩擦系数对加强梁内高压成形厚度分布以及结构件最大减薄率的影响规律。结果表明,低温退火处理方法较未经退火方法其最大减薄率会有显著降低,并使其壁厚分布更加均匀;同时,摩擦系数越小,壁厚减薄率越小,且对于横截面处壁厚分布越接近于初始壁厚。     

背压对并列双支管内高压成形充模能力与壁厚的影响

为了探究并列双支管内高压成形过程中管件成形性能,本文采用数值模拟方法研究了背压对管件充模能力以及壁厚的影响。结果表明:在最大内压和轴向进给量不变的情况下,相比无背压冲头的加载路径,具有背压加载路径的并列双支管的充模能力提高5.6%,支管顶部最大减薄率降低39%,有效防止了管件破裂。背压加载路径有效提高管件的充模能力和延缓壁厚减薄,从而提高管件成形性能。随着背压冲头后退速度增加,并列双支管的充模能力基本不变,最大减薄率和支管高度增大。     

内压加载路径对汽车前梁内高压成形质量的影响

为了探索工艺参数对内高压成形工艺的影响,对异型截面的汽车前梁内高压成形过程进行了实验研究,材料选用3A21铝合金,采用了两类内压加载路径,对成形外观及壁厚分布进行了比较和分析。实验结果表明,低压合模高压整形的双线性加载较单线性加载路径在成形外观、壁厚分布以及防止缺陷方面优越很多。圆弧过渡区是异型截面零件最大减薄处,双线性加载情况下减薄率达到12％,是容易发生破裂缺陷的区域。     

面向厚度均匀分布的矩形截面管材液压成形预成形工序设计

为实现矩形截面管件液压成形时圆角填充和厚度均匀分布,设计了3种矩形截面并采用刚性模的预成形方案;利用LS-DYNA软件进行了数值仿真计算,并在最终液压成形工序时继承了预成形工序的仿真结果,以期获得准确的圆角充填结果和厚度分布规律。结果表明,长边内凹、短边平直的预成形方案可保证减薄率低于10%,其直边与圆角过渡段厚度分布最为均匀且容易实现。经实验验证,相对其他预成形方案,长边内凹、短边平直的方案最优。     

Ti55钛合金管电辅助加热气压胀形圆角填充成形规律及多场耦合数值模拟

利用ABAQUS仿真软件,采用间接顺序耦合的方式,建立了Ti55钛合金管电辅助加热气压胀形过程的电-热-力多场耦合有限元模型。通过多场耦合有限元分析和力学分析,研究了Ti55钛合金管电辅助加热气压胀形过程中的圆角填充规律。结果表明:当模型的节点电流密度为14 A·mm~(-2)时,圆管壁厚最大减薄率仍然出现在过渡区;但当电流密度提高至15 A·mm~(-2)后,圆管圆角处的温度进一步上升至750℃,直边部分因贴模降温,由温度分布结合力学分析可知,此时过渡区的成形压力大于圆角处的成形压力,因此,圆管壁厚最大减薄处由过渡区转移至圆角部分。该成形方法对圆管直角部分的贴模程度有较大改善,提高了Ti55钛合金管圆角填充的成形精度,并解决了直边过渡区最易形变并先于圆角区发生破裂的问题,充分利用了材料的成形性能。     

基于凸形集磁器的管件电磁胀形电磁力及成形性分析

针对传统管件电磁胀形存在的壁厚减薄以及轴向变形不均匀的现象，提出了基于凸形集磁器的管件电磁胀形方法，通过调控径向电磁力分布以及轴向电磁力协同加载，为同时改善管件的壁厚减薄量过大和轴向变形不均匀提供了新的技术途径。为验证成形有效性，利用COMSOL软件构造了管件二维轴对称电磁-结构耦合模型，对比分析了有无凸形集磁器时径、轴向电磁力分布、轴向变形均匀性和壁厚减薄量变化，并研究了凸形集磁器内外壁高度对管件成形的影响。结果表明，相较于传统管件胀形，新成形方法下管件轴向变形均匀性提高了4.2倍，壁厚减薄量减小了33%。     

基于柔性滑动分体式型腔模具的环形件内高压胀形研究

针对具有小半径圆角的薄壁环形件的内高压胀形工艺存在所需内压过大和零件贴模程度差的问题，提出了传统内高压胀形以及基于柔性滑动分体式型腔模具的内高压胀形两种成形工艺。分析了在相同加载路径下两种成形工艺的有限元模拟结果，确定了基于滑动分体式型腔模具的内高压胀形工艺方案为较优方案。采用正交试验探究了进给量、最大内压和保压时间对成形件的胀形高度和最大壁厚减薄率的影响，并对试验结果进行了极差分析，结果表明，进给量和最大内压分别是胀形高度以及最大壁厚减薄率的最大影响因素。对试验结果进行综合分析得到了最优方案，即进给量19 mm、最大内压80 MPa和保压时间1 s。采用最优方案进行了试验，结果显示该方案可成形出合格的零件，测量成形件的壁厚分布并与有限元模拟结果进行了对比，有限元模拟结果与试验结果的壁厚减薄趋势基本相符。     

不规则四边形截面管件内高压成形数值模拟

以不规则四边形截面管件为研究对象,作内高压成形.基于dynaform软件平台,建立了内高压成形有限元模型,利用该模型研究了内压和轴向进给对不规则四边形管材内高压成形的成形形状、角充填情况及壁厚减薄情况的影响规律,分析了管材破裂和起皱缺陷产生的原因.模拟结果显示,适当减小内压力,同时增大轴向进给量,可以有效地防止破裂的发...     

核级304不锈钢超薄壁三通液压胀形模拟及实验

对304不锈钢超薄壁三通的液压成形工艺过程进行有限元模拟,研究液压成形过程中冲头挤压速度、内压和圆角半径对成形结果的影响规律。结果表明,支管顶部壁厚值最小,主管端部以及过渡圆角半径处壁厚值最大;随着挤压速度的增大,三通支管高度先增加后逐渐减小;内压不足容易导致起皱,内压过大则支管顶部严重减薄甚至开裂;随着过渡圆角半径的增加,最大支管高度明显增加,壁厚均匀性改善。实验结果表明,成形内压和轴向进给速度匹配较为合理时,可以成形得到既不起皱也不开裂的不锈钢超薄壁三通管件。     

TRB管结构参数对弯曲成形的影响及优化

建立了TRB管无芯弯曲有限元模型,研究了薄区壁厚、过渡区厚度差和过渡区长度对TRB管弯曲成形质量的影响。增大薄区壁厚、降低过渡区长度和减小过渡区厚度差有助于提高管弯曲成形质量,但对于壁厚增厚率影响效果不明显。为了提高TRB管弯曲成形质量,建立了弯曲质量评价指标与结构参数之间的近似模型并进行了精度验证,进而对结构参数进行优化。结果表明:优化解与仿真模拟解的相对误差小于4%,说明结论是可靠的;与初始值相比,TRB弯曲管件最大壁厚减薄率下降了0. 369%,最大壁厚增厚率减小了0. 313%,最大短轴变化率降低了1. 852%,弯曲成形质量得到提高,说明优化方法具有良好的工程实用性。     

内高压成形理论与技术的新进展

介绍哈尔滨工业大学在内高压成形基础理论、关键技术及工业应用等方面取得的重要进展。在基础理论方面,利用平面应力屈服椭圆描述典型内高压成形过程中应力状态及壁厚变化趋势;揭示变径管内高压成形过程中壁厚分布规律以及多边形截面环向的壁厚分布特点;指明整形阶段圆角充填时存在极限圆角半径;发明了用于测量管材环向力学性能的管材环向拉伸实验方法。在工艺关键技术方面,针对航空航天领域对大直径薄壁复杂管件的需求,发明了Y型薄壁三通管两步成形方法、双层管充液弯曲方法,试制出超薄Y型三通管、整体不锈钢进气道及弯管零件。在工业应用方面,研制了合模力最大达55 MN的工业生产用大型内高压成形机,并成功地用于轿车底盘零件大批量生产。     

基于Dynaform的托辊轴承座壁厚减薄率的影响因素研究

利用板料成形软件Dynaform模拟了托辊轴承座的拉深成形过程,建立了相对凸模圆角半径与壁厚最大减薄率的线性回归模型,推导出壁厚最大减薄率的计算式,并通过试验验证了其正确性.结果表明:模拟计算结果与试验测量结果相差1％,能够较为准确的反映模具尺寸和壁厚均匀性之间的关系.     

轿车底盘前梁内高压成形试验研究

内高压成形的弯曲轴线多边形空心变截面结构件能够满足减重、节约空间以及提高强度和刚度的要求,使其成为汽车制造业以及航空航天领域的理想结构件.但弯曲轴线多边形截面构件内高压成形的不均匀变形问题是影响开裂及壁厚分布不均匀的一个重要原因.本文以轿车底盘前梁为例,采用实验方法研究了弯曲轴线多边形截面构件内高压成形的不均匀变形问题,分析了各种开裂缺陷产生的原因,给出圆角大小和成形压力之间的关系及成形件的壁厚分布.研究结果表明,弯曲工序引起的壁厚减薄和增厚导致的坯料不均匀以及复杂截面的周向变形不均匀,是导致内高压开裂及壁厚分布不均匀的主要原因,通过合理的预成形形状可以有效控制内高压成形的变形均匀性,成形出壁厚分布均匀的合格零件.