三通管内高压成形的有限元分析

利用有限元分析软件建立T型三通管内高压成形过程有限元分析模型,研究成形工艺参数(内压力,轴向进给等)对三通管内高压成形性的影响.结果表明:随着内压力的增大,支管胀形区壁厚减薄率随之增大,支管高度也随之增大,但内压力对支管高度的影响并不明显;胀形时,对支管施加反向压力,可改善金属流动性能,提高胀形时壁厚的均匀性;在内压力相同的情况下,在对管坯径向施加压力的同时,在管坯端部施加轴向压力,支管高度随着进给量的增加而增加,且支管高度的增加幅度明显.     

加载路径对变径管内高压成形影响的模拟研究

基于Dynaform有限元模拟软件,在获得合适总轴向进给量以及最大内压力的基础上,重点探讨了轴向进给路径以及内压力加载路径对变径管内高压成形的影响。结果表明：按照前段进给速度大于后段进给速度的双线性轴向进给方式进给能得到一条最优的轴向进给路径;梯形内压加载方式的成形结果要明显优于线性内压加载方式,且当内压区间为40～60MPa时,梯形内压加载方式的成形结果达到最优化。     

三通管内高压成形工艺研究

管件内高压成形工艺是近几年发展起来的一种新的塑性成形技术.本文分析了三通管内高压成形时的主要变形特点和技术关键,采用数值模拟方法给出了不同轴向进给速度下零件的壁厚及等效应变分布,并分析了轴向进给速度对成形性能的影响.分析结果表明,当轴向进给速度过快时,主管中部壁厚增厚严重,形成死皱.当轴向进给速度过慢时,主管中部容易导致变形区补料不足而破裂.因此轴向进给速度的选取对内高压成形三通管具有重要影响,对于成形TP2紫铜三通管,合理的轴向进给速度是0.5mm·s-1.     

X形管内高压成形过程的加载路径优化北大核心CSCD

加载路径对X形管内高压成形质量至关重要,只有加载路径的各参数匹配得当,才能获得合格的成形件。利用DYNAFORM软件模拟不同加载路径下X形管的成形性能。并基于Box-Behnken Design试验设计和响应面法,以内压力、轴向进给量、背向位移量以及摩擦因数为试验因素,分别建立以最小壁厚、支管高度和极限圆角半径为目标的响应面模型。通过方差分析和回归方程分析,对X形管内高压成形过程的加载路径进行设计和优化,有效地改善了壁厚分布、减小了极限圆角半径、提高了支管高度。采用软件的数值优化功能筛选出最优的加载路径,并在此加载路径下对X形管内高压成形模拟结果和试验结果进行对比,发现误差在5%以内,并且壁厚分布具有一致性,说明了该加载路径优化方法具有较高的准确性和较好的可行性。     

基于正交试验法的T型三通管内高压成形仿真与优化

针对T型三通管内高压成形过程中易出现的破裂和起皱等问题,为提升三通管的成形质量,选择最小壁厚与胀形高度等关键参数作为管件成形质量的评价指标。首先借助内高压成形设备开展T型三通管的实验研究,获取三通管成形的关键参数,并利用非线性软件DYNAFORM对T型三通管内高压成形过程进行仿真分析,通过与实验结果对比,验证有限元模型建立与仿真分析的正确性。基于此采用正交试验法对T型三通管的加载路径进行优化,提出所选工艺参数范围内的最优加载路径,通过实验验证了基于数值仿真与正交试验法获取加载路径的可行性与正确性,并为相关管件的内高压成形研究提供了参考。     

Y型三通管热态内高压成形多目标参数优化

基于Dynaform软件平台,建立Y型三通管热态内高压成形的三维弹塑性有限元模型.以左右冲头进给量、中间冲头后退量和内压力为因子,设计了正交试验方案,运用数值模拟分析方法,得到了三通管在不同加载路径下的支管高度和最小壁厚两个目标参数.探讨了各因素影响指标的主次顺序,采用综合平衡方法,获得了优化的加载路径.结果表明:通过优化的工艺方案可以得到综合质量较高的的Y型三通管.     

Y型异径三通管热态内高压成形研究

基于Dynaform软件平台,建立了Y型异径三通管三维弹塑性有限元模型。运用数值模拟方法,研究了AZ31镁合金Y型异径三通管热态内高压成形过程、成形缺陷、等效应变分布。探讨了初始管坯长度、左右冲头轴向进给量与成形支管高度之间的关系;研究得到了相同支管长度下成形不同Y型夹角三通管所需的左右冲头进给量。结果表明：随着初始管坯长度减小,支管高度随之增加;在左右进给量相同的情况下,左侧金属流向支管阻力更小,支管高度增加明显;随着Y型夹角的增大,右侧冲头进给增加,轴向补料比减小,总补料比增加,当夹角为90°时,左右补料相同。     

T型管轴压胀形的数值模拟研究

基于ABAQUS软件对T型三通管轴压胀形进行了数值模拟,分析了内压力、轴向进给量对成形质量的影响。研究结果表明:当进给量一定时,支管高度随内压力的增大而缓慢增高,但最小壁厚明显变薄;当内压力一定时,支管的高度随着轴向进给量的增加而迅速增高,同时壁厚差也迅速加大;当上冲头的初始位置为6 mm和摩擦系数为0.1时,内压力为90 MPa,轴向进给量为13.5 mm时,得到的三通管性能最好。     

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。     

异径三通管胀形实验研究

内高压成形是以某种传力介质,使管材成形的一种现代塑性加工技术.与传统工艺制造出的三通管相比,内高压成形的异径三通管质量高(强度高、精度高),且成本低(减少成形和装配工序.本文进行了异径三通管内高压胀形的一系列实验研究,分析了异径三通管成形的主要影响因素,获得合理的工艺参数.结果表明,选用纯石蜡为胀形传力介质,成形结果较理想;几何尺寸也是较重要的参数;轴向压力为17MPa～22MPa、平衡压力为3.5MPa～4.5MPa时,成形效果较好.     

Hydroforming process optimization of aluminum alloy tube using intelligent control technique

In this study, to determine the optimal loading path of tube hydroforming process, a database-assisted fuzzy process control algorithm proposed previously by the authors was applied to T-branch forming with a counterpunch. The tubular material used is aluminum alloy (A6063-T1) and has an outer diameter of 42.7 mm and wall thickness of 1.2 mm. Control variables is axial feed, counterpunch displacement, and internal pressure. The first two variables are dependent on the last one, which is an independent variable. In the control algorithm, new evaluation functions are adopted for buckling at the shoulder part of the branch and for contact fitting with a counterpunch. For a “virtual control system” including fuzzy algorithm with the evaluation functions, an explicit dynamic finite element code is used in the simulation. The experiments are carried out using a fuzzy controlled path obtained by the virtual control system, compared with the conventional manual control path that is attained by a trial-and-error approach. As a result, a T-branch product is successfully hydroformed. This result shows that the fuzzy control algorithm and virtual control system can provide an adequate loading path in the hydroforming process for an aluminum alloy tube.     

Hydroforming of automotive structural components with rectangular-sections

An experimental and numerical simulation was conducted to investigate hydroforming of automotive rectangular-section structural components and the results were used as guidelines for some prototypes. The effect of loading path on the failures and thickness distribution was discussed and the reasons were analyzed for the failures, such as bursting and folding. Hydroforming with axial feeding is strongly sensitive to the loading path. Bursting occurs in transition zone in the calibration when the internal pressure increases faster than the axial feeding. Otherwise, folding will take place due to too much axial feeding. There is the maximum thickness at central point of the side of cross-section and the minimum thickness at the transition area. If the n value of the tube material is bigger, the thickness of the final part will be more uniform. By using a petal-like perform section shape, the pressure for forming the transition radii was greatly reduced and components with small radii can be formed with relatively low pressure.     

异型变径管内高压成形有限元模拟

通过建立相应的内高压成形有限元模拟模型,用Dynaform有限元分析软件进行模拟分析,研究了异型变径管成形的工艺特点、变形特征及成形参数对成形质量的影响。模拟结果表明,当变径管直径变化率较大时,自由胀形很难成形出理想成品,需采用轴向补料。采用合适的内压加载路径与轴向补料的配合方式能够显著控制起皱、破裂缺陷的产生,使较复杂的异型变径管顺利成形,成形质量较好。     

Φ508mm等径三通拉拔工序数值模拟与实验研究

大口径挤压三通的成形是管件制造工艺技术的难点,其中支管的拉拔工序更是三通最终成形的关键所在。文章通过有限元数值模拟与实验,对大口径高钢级(X80)Φ508mm等径三通热挤压成形工艺过程中支管拉拔工序进行研究。通过数值模拟对拉拔道次和成形载荷进行分析,确定出合理的工艺参数,并通过实验对数值模拟结果进行验证。其研究结果对实际生产有一定的指导作用。     

Loading path optimization of tube hydroforming process

Optimization methods along with finite element simulations were utilized to determine the optimum loading paths for closed-die and T-joint tube hydroforming processes. The objective was to produce a part with minimum thickness variation while keeping the maximum effective stress below the material ultimate stress during the forming process. In the closed-die hydroforming, the intent was also to conform the tube to the die shape whereas in the T-joint design, maximum T-branch height was sought. It is shown that utilization of optimized loading paths yields a better conformance of the part to the die shape or leads to a higher bulge height. Finite element simulations also revealed that, in an optimized loading path, the majority of the axial feed needs to be provided after the tube material yields under the applied internal pressure. These results were validated by conducting experiments on aluminum tubes where a good correlation between the experimental results and simulations were obtained.     

空心双拐曲轴内高压成形数值模拟

应用动态显式有限元法对空心双拐曲轴的内高压成形过程进行了模拟分析,研究了加载路径对内高压成形的影响,指出了在加载曲线中存在着最佳成形区间,成形压力小于20MPa时,管坯产生起皱,成形压力大于32MPa时,管坯发生开裂,只有合理的应用加载路径,成形压力介于20MPa与30MPa之间,使轴向进给量可以正好补偿径向的变形量才能获得壁厚较为均匀的合格零件。     

基于模糊控制的Y形管内高压成形加载路径优化

以薄壁Y形管为例,进行Y形管有限元建模。运用Dynaform有限元仿真软件进行内高压成形数值仿真,探讨Y形管成形规律、主要缺陷形式及缺陷产生位置;分析几何形貌参数、摩擦因数和加载路径等工艺参数对成形质量的影响。选取起皱间隙和贴模长度作为逻辑控制输入,评价成形状态;为优化Y形管内高压成形加载路径,将成形过程分为4个阶段进行模糊控制系统设计。结果表明：加载路径优化后,充模效果获得较大提升。将内高压成形工艺和模糊控制系统应用于某汽车排气系统Y形歧管,进行结构改进与成形工艺优化,获得了满足质量的合格零件。     

内高压成形塑性屈曲分析

利用塑性稳定性分析理论研究了内高压成形工艺中出现的塑性屈曲失效力学行为。结果表明在一定的范围内,随着内压的增加,轴向临界屈曲载荷随着递增,为内高压成形工艺提供了理论保证;同时在不同的比例加载关系下,周向屈曲波数不尽相同,而且可能出现轴向临界屈曲载荷的“跳跃”现象,该现象的本质含义有待于深入研究。