管筒形零件机械扩径工艺过程的成形参数优化

管筒形零件机械扩径最终制品的横断面尺寸精度和形状精度,不同程度地受到各种工艺参数、模具参数、材料性能参数以及摩擦条件的影响。机械扩径工艺设计的重要内容之一,就是针对特定的毛坯规格,合理选择各种成形参数并使其成为一种最优组合,以获得最佳的制品尺寸和形状精度。文章基于MSC.Marc非线性有限元分析软件和遗传优化算法,应用Python语言设计了机械扩径成形参数优化的遗传算法程序,通过对MSC.Marc软件的二次开发,实现了遗传优化算法与MSC.Marc软件的连接,为管筒形零件机械扩径工艺过程的成形参数优化提供了一种新方法。针对大直径管线钢管机械扩径工艺,得到了以最终制品形状精度(横断面圆度误差)为优化目标的扩径率、模具直径和模具边缘圆角半径等成形参数的最优组合。采用最优的成形参数组合,可以显著提高最终制品的横断面形状精度。     

模具扇形角对机械扩径成形过程的影响

同其它模具成形技术一样 ,在管线钢管的机械扩径工艺中 ,扩径模具工作部分的形状与尺寸 ,对成形过程具有重要影响。深入了解这两者之间的内在关系 ,是研究管线钢管机械扩径工艺的关键所在。本文运用大变形弹塑性有限元分析软件MARC ,对管线钢管机械扩径过程进行了数值模拟 ,着重分析了扩径模具的扇形角对扩径过程的影响 ,得到了一些有益的结论     

铝管锥形模机械扩径变形区壁厚分布规律

研究了管材锥形模机械扩径变形区应力分布的特点,根据应力-应变关系,分析了变形区壁厚可能存在的分布规律,通过求解变形区应力分布,根据全量理论和体积不变原则,提出了变形区壁厚分布的解析式,基于该公式,分析了扩径系数和摩擦系数对壁厚分布的影响,结果表明,扩径系数较小时,摩擦系数对壁厚分布影响较小,变形区壁厚均减薄;当扩径系数较大时,变形区存在壁厚分界面,分界面之前(靠近模具前端)壁厚增厚,分界面之后壁厚减薄,并且摩擦系数越大,分界面半径越大。进一步数值模拟证明,该壁厚分布公式正确。     

管筒形零件机械扩径工艺过程的多目标优化

管筒形零件的机械扩径成形过程是一个与管坯规格、管坯形状、材料性能、摩擦条件、变形程度、模具直径及其边缘圆角半径等诸多因素相关的塑性变形过程,其最终制品的尺寸和形状精度取决于这些参数的综合影响。在生产实际中,如何根据用户对制品尺寸与形状的精度要求来确定管坯规格、变形程度、模具尺寸等主要工艺参数,是机械扩径工艺设计的一个重要内容。它可以被抽象为一个在满足制品尺寸和形状精度要求条件下,寻求管坯规格等上述主要工艺参数最优组合的多目标优化问题。文章基于MSC.Marc非线性有限元分析软件和遗传优化算法,采用Python语言设计了基于加权组合法的遗传算法程序,实现了在多目标条件下对管筒形零件机械扩径成形工艺参数的优化。     

圆管扩径过程的变形分析

根据塑性流动理论,推导了圆管扩径过程厚向压变形与环向拉变形之比η的计算方法。进行了圆管扩径试验,按实测的扩径力反算了接触面的摩擦系数。提出了一种采用平均扩径系数,避免数值积分方法的η值工程算法。试验和计算结果表明,η值随扩径系数增大而减小;随顶锥锥角增大而增大。厚环向变形比的计算值和测量值符合较好。两种计算方法的结果相当一致。     

直缝埋弧焊管端口扩径变形分析

采用有限元模拟方法,就直缝埋弧焊管端口机械扩径变形过程进行了研究,对直缝埋弧焊管端口机械扩径过程的横断面、纵断面变形特征做了数值模拟。结果表明,沿管材轴向寸以将变形状态分为端口变形区、过渡变形区和未变形区,在扩径过程中需要确定合理的扩径长度。端口变形区壁厚减薄,而在管材与模具尾部圆角相切处应变最大,处于相邻两块模具之间的悬空段管材壁厚变化不均匀,切向拉应力最大,壁厚减薄严重,这几处需要防止变形破坏,由此可见变形过程具有十分明显的局部变形特征。对直缝埋弧焊管端口机械扩径的模拟得到了扩径长度、管端壁厚变化等对实际生产有益的结论。     

扩径模具直径对成形件品质的影响

机械扩径是制造管筒形零件的一种精密成形方法。扩径时 ,筒形件的变形、应力应变分布以及成形件的轮廓形状、壁厚变化都具有明显的局部特征。这些特征不仅与毛坯断面的形状误差有关 ,而且还与模具的分瓣结构及其结构参数密切相关。由于以前缺乏对机械扩径过程的深入研究 ,所以对这些变形特征和规律的认识也欠深刻。作者通过有限元数值模拟和实验方法 ,系统地分析了扩径模具的结构参数与成形件品质之间的关系。本文专门论述了机械扩径模具直径对成形件品质的影响 ,提出了相对凸模半径的概念 ,系统分析了它对变形分布、成形件轮廓形状、椭圆度和壁厚的影响。研究结果表明 ,成形件的横断面轮廓形状与相对凸模半径有关 ;最大塑性等效应变是相对凸模半径的递增函数 ;椭圆度随相对凸模半径的增加而减小。基于研究结果 ,本文给出了相对凸模半径的设计原则。     

扩径力与扩径行程的主要影响因素和计算方法

机械扩径是现代管线钢管制造方法的一项关键技术 ,包括扩径工艺和扩径装备两个方面。扩径力和扩径行程是机械扩径工艺的两个主要参数 ,也是开发机械扩径装备的重要依据。由于缺乏对机械扩径工艺的系统研究 ,准确计算扩径力和合理确定扩径行程 ,已经成为制约我国管线钢管制造技术发展和进步的主要技术障碍之一。本文针对现有扩径力计算方法的不足 ,在考虑变形程度及刚端影响的基础上 ,提出了一个新的扩径力计算公式 ;并且基于管坯的扩径过程可分为整圆和扩圆两个变形阶段的特征 ,分别给出了整圆、扩圆阶段的行程计算公式。此外 ,本文还通过实验与数值模拟相结合的方法 ,验证了上述公式的正确性     

基于BP神经网络的机械扩径工艺参数预测方法

文章给出了一种基于BP神经网络建立管筒形零件机械扩径工艺参数与成形精度控制参数间的映射关系,并将其嵌入遗传算法以实现工艺参数优化的机械扩径工艺参数预测方法。所涉及的工艺参数包括扩径率、管坯横断面圆度和模具外径与制品内径之比;成形精度控制参数包括制品外径及其横断面圆度误差。该方法能够很好地预测材质为X52、规格为(406mm～720mm)×9mm的管线钢管机械扩径的工艺参数,并给出一个满足其成形精度要求的最佳工艺参数组合。     

大口径直缝焊管机械扩径工艺的研究进展

大口径直缝埋弧焊管在油气输送领域有着广泛的应用,掌握制造大型直缝焊管的核心技术——机械扩径技术对发展我国管线钢钢管制造业有着重要意义。介绍了大口径直缝埋弧焊管的机械扩径方法以及有限元仿真技术在大口径焊管机械扩径生产领域的近期研究成果,同时也探讨了大口径焊管机械扩径技术的发展趋势。     

风机机壳扩径旋压过程的数值模拟

采用双辊夹持扩旋成形新工艺来加工风机机壳零件,利用ABAQUS软件建立了风机机壳双辊夹持扩径旋压成形过程的三维有限元模型,并利用该模型进行了风机机壳扩径旋压成形过程的数值模拟。获得了成形过程中等效应力、应变及壁厚的分布,并对旋辊进给率对成形件应力应变及壁厚差的影响规律进行了研究。结果表明,等效应力、应变随着旋辊进给率的增大而减小,而最大壁厚差随着旋辊进给率的增大而增大。最后综合考虑得到旋辊进给率的建议取值为0.16 rad.r-1。     

2219铝合金薄壁曲面拉伸件的变形与强化规律

为了研究拉伸成形2219铝合金薄壁曲面件的变形与强度分布规律,通过网格应变法和单向拉伸试验对曲面件各个区域的应变与力学性能进行测试,得到全域范围内的变形与强度分布规律。结果表明:等效应变分布在1%～15%范围,但瓜瓣曲面件有效区域的等效应变在7%～12%,变形较为均匀;屈服强度为312.8～346.9 MPa,抗拉强度为421～442.2MPa;强度与变形量之间成正比例关系,抗拉强度和硬度皆随变形量增加而增大。所有测试数据表明拉伸成形的2219铝合金薄壁曲面件满足火箭燃料贮箱箱底的力学性能要求。     

钢管机械扩径工艺研究

介绍了大口径直缝焊管机械扩径的优点，原理及扩径力的计算，找出影响扩径力及扩径头寿命的因素。     

有限元模拟法分析斜轧扩管机变形特点

以Φ720mm斜轧扩管机为研究对象,应用三维有限元模拟仿真技术,对斜轧扩管过程进行了建模与仿真分析,获得了钢管的变形数据,在此基础上计算了斜轧扩管的主变形和附加变形,从变形的角度说明了辗轧角β和轧辊在垂直方向的调整距离h取值及相应工具设计的合理性。研究结果有助于了解斜轧扩管的工艺实质,提高产品质量。     

铝型材宽展挤压数值模拟及模具参数优化

在Deform-3D分析软件平台上,以卷帘门三扇门片为例,采用有限元法对铝型材宽展挤压过程进行了数值模拟,分析了铝型材宽展挤压金属流动过程及变形规律。通过对不同导流孔尺寸宽展挤压模拟结果进行对比分析,得出导流孔中段宽度L取值为19 mm时,金属流出模孔流速均匀,能够实现平稳挤压。根据数值模拟结果设计出的宽展模具能够顺利挤出合格的型材,说明有限元数值模拟能够为宽展模具设计提供有力的技术支持。     

薄壁多焊缝复杂构件焊接过程的数值模拟

干燥盘的冲孔板与上盖板之间的焊缝多达180条,采用分段移动热源的方法对其焊接过程进行了数值模拟.结果表明,模型中上盖板最大残余应力位于初始焊缝处,大小为233 MPa;焊接变形为向上的环形凸起变形,从外径到内径变形量逐渐增大,最大变形量位于内径处,大小为22.8 mm,并发生了少量的挠曲变形,沿焊接方向产生了3.61 mm的收缩,沿垂直焊接方向分别向两端产生了1.81和1.69 mm的伸长,模拟结果与实际焊接变形分布一致.     

膨胀销在检具和夹具中的应用

膨胀销利用斜楔与滑块配合的原理,替代了检具中以圆柱销和圆锥销的定位方式。通过对膨胀销的径向尺寸进行自动调整,有效地解决了由于冲压件中翻孔尺寸精度低及套管焊接变形所导致的产品定位存在间隙,而不能准确定位的问题。膨胀销可以有效提高产品的检验精度和产品后序加工的加工精度。     

Model-based form error compensation in the turning of thin-walled cylindrical parts

The turning of thin-walled, hollow, cylindrical parts is often not possible when using the common hydraulically operated 3- or 4-jaw chucks. This is due to the deformation of the part by the clamping force of the chuck. Even low clamping forces cause elastic deformations of the clamped workpiece, which results in surface errors due to machining after the unclamping and elastic recovery of the part. For this reason, several approaches have been adopted in the past in order to quantify and minimise the clamping-induced deformations. In this paper a model-based error compensation for thin-walled, cylindrical parts in turning is presented as a universal solution. In this work, a compensation by different models is designed and realised by an intelligent, adaptive and interchangeable turning tool holder with integrated sensors and actuators.     

Zr基大块非晶合金的微区变形及力学性能

利用纳米压痕仪、扫描电镜等研究了Zr基大块非晶合金在纳米压痕条件下的变形及力学性能。Zr基大块非晶合金在纳米压头作用下以弹性-塑性方式变形，载荷-位移曲线及压痕周边多重剪切带(堆起或波纹状)的特征证明了塑性变形的存在。冷却速度、第二相及退火等因素影响非晶合金的压痕硬度HV和弹性模量E，冷却速度小的试样或部位(如试样中心)的HV，E值略高；离第二相(W丝)越近，HV，E值越高；退火处理提高非晶的HV，E值，同时退火与第二相还明显改变压痕周边的变形状态及塑性变形量的大小，退火显著减小塑性变形量，使压痕周边凹陷，而第二相使压痕堆起消失。对塑性变形机理进行了初步分析。     

大口径管线钢管机械扩径工艺实验研究

机械扩径是制造管线用大口径直缝焊管的一个重要工艺环节,也是提高管线及大口径螺旋焊管管端质量的重要保障。本文就采用机械扩径工艺对大口径焊管机械扩径技术与装备具有指导意义。