控制厚度分布的变摩擦正反向超塑成形

为研究摩擦力在超塑成形中对工件厚度分布的影响规律,以正反向超塑成形侧壁厚度均匀的TC4深筒形件为背景,采用MARC有限元数值模拟分析了预成形模和终成形模的表面摩擦系数在正反向超塑成形时对成形件壁厚分布的影响.结果表明:合理地增大预成形模的表面摩擦力能显著增加预成形的局部减薄作用,对于提高零件最终壁厚分布均匀性有利.同时,终成形模摩擦力的减小,可以使板料趋于整体变形,壁厚分布趋于均匀.根据数值模拟结果进行了变摩擦正反向超塑成形试验,制得了厚度分布在1.50～1.78mm范围内的航天用TC4钛合金深筒形件,比普通正反向超塑成形件厚度分布(1.18～2.24mm)有了很大改善.     

消音管内高压成形焊缝区胀裂数值分析

针对消音管在内高压成形过程中,焊缝区附近易出现胀裂的问题,采用数值模拟与实验相结合的方法,对消音管的内高压成形过程进行了研究.实验采用HF1000内高压成形机进行消音管的内高压成形实验,并利用dynaform软件进行对该实验的过程进行了数值模拟,实验模拟了消音管在内高压成形过程中焊缝附近的应力分布情况和壁厚的分布情况,并与实验结果对比验证,发现使用凹形直线加载路径进行内高压成形实验时,能够使得到的管件在变形过程中产生的应力最小,管件的壁厚分布情况最好.     

汽车前副车架内高压成形工艺研究

针对空间轴线薄壁零件存在的起皱、过度减薄和破裂等质量缺陷,以某汽车的前副车架为研究对象,采用数值模拟和成形试验相结合的方法,对副车架的内高压成形过程进行了研究。研究了弯曲过程中弯曲参数对弯曲成形减薄的影响,分析了轴向进给量、成形压力和加载路径对内高压成形质量的影响。基于有限元模拟得出的最佳参数,进行了弯曲、预成形和内高压成形实验,测量了弯曲圆角外侧和截面变化最大处的壁厚分布,并与模拟结果进行了比较。结果表明,弯曲成形时弯曲外侧容易出现过度减薄和破裂,可以通过优化弯曲参数改善。模拟结果和实验结果基本吻合,两者在典型截面处的壁厚分布整体变化趋势一致且两者壁厚最大差值为6%,表明该优化方案是可行的,可有效指导副车架的生产实践。     

内压力对内高压成形三通管影响的数值分析

以内高压成形三通管过程中最大内压的影响为研究目标,采用有限元分析软件MSC.Marc对成形零件的基本变形特征和壁厚分布规律进行了分析.给出了不同最大内压力下零件的壁厚分布规律,并就最大压力对成形的影响进行了讨论.分析表明,最大内压的选取对内高压成形三通管有重要的影响.对成形文中三通管,75-90 MPa的最大压力值是成形的合理范围.     

焊缝管液压成形技术及热影响区对成形的影响

结合研究成果讨论了焊缝材料性能对管材液压成形规律的影响,阐述了焊缝管液压成形的研究现状及发展趋势,以及亟待解决的关键问题.论述焊缝及热影响区材料性能的测定技术,包含焊缝及热影响区材料特性的有限元数值模拟模型的建立方法.结果表明:焊缝及热影响区的存在造成焊缝管的液压胀形特点及成形规律不同于无缝管.有缝管自由胀形后轮廓形状不对称;在距焊缝对称中心0°～15°之间的壁厚沿环向分布不均匀,在15～180°之间的壁厚基本上呈均匀分布,且壁厚值和与同种材料的无缝管在相同条件下胀形的壁厚值接近;焊缝材料比基体材料强度高,则极限胀形高度大.     

超塑性自由胀形温度对Ti2AlNb板材壁厚分布的影响

为研究Ti_2AlNb合金高温超塑性自由胀形时的壁厚分布规律,对初始厚度均匀的Ti_2AlNb板材进行有限元模拟和试验研究.在胀形温度分别为910、930、950和970℃时,采用恒应变速率法对最终胀形试样的壁厚分布进行数值模拟,研究了胀形后试样的壁厚分布规律.结果表明:Ti_2AlNb板材在胀形后曲面壁厚分布不均匀,易呈现出不规则球形;胀形温度对曲面形状和壁厚具有较大的影响,变形温度对Ti_2AlNb板材超塑性自由胀形壁厚分布影响较大.在此基础上,引入温度敏感性指数n,对预测胀形壁厚的E-K模型进行修正.研究结果为Ti_2A1Nb合金在航空航天复杂薄壁结构件的超塑成形提供一定的参考依据.     

双层板渐进成形对成形件表面质量和壁厚均匀性的影响

为改善成形件的表面质量和壁厚均匀性,提出双层板渐进成形方法。以典型圆锥件为研究对象、5052铝合金板为目标板、304不锈钢板为辅助板,实验分析成形件的表面粗糙度和壁厚分布,探讨辅助板对成形件表面质量及壁厚均匀性的影响。结果表明:单层板和双层板渐进成形件表面质量差异明显,在目标板厚度≥0.6 mm的条件下,双层板渐进成形可获得表面质量更好的零件;辅助板厚度对成形件表面粗糙度也有影响,合适的辅助板厚度可改善成形件壁厚分布均匀性,增大最小厚度。     

环形件复合液压成形模拟研究

采用充液拉深筒形件再液压胀形的复合液压成形工艺成形环形件,利用DYNAFORM5.9软件对环形件复合液压成形过程进行模拟,探究不同工艺因素下预成形筒形件对环形件成形质量的影响,因素包括拉深比、最大液压、凸模圆角半径及中间退火。结果表明:随着拉深比增大,筒形件和环形件的最薄点壁厚逐渐减小;采用单拐点液压加载的筒形件充液拉深成形中最大液压愈大,得到的环形件壁厚减薄愈剧烈,最薄点壁厚愈小;随着凸模圆角半径的增加,筒形件圆角处壁厚增加,胀形后环形件最薄点壁厚减小;在复合液压成形的两工序间对筒形件进行中间退火,有利于后续加工,提高成形性能。     

AZ31镁合金心形件超塑气胀成形过程数值模拟

在超塑成形条件和超塑成形机理基础上,采用有限元分析软件MSC．MARC对AZ31镁合金薄板心形件,在不同成形温度和应变速率条件下的恒应变速率超塑气胀成形过程进行了数值模拟分析．设计20组模拟参数组合对胀形件的壁厚、危险区域进行分析,得出AZ31镁合金薄板心形件具有最佳成形质量时的温度值、应变速率值以及在此条件下的压力／时间关系（P—t曲线）．同时本文对心形件的胀形过程以及成形特点进行了分析,对AZ31镁合金薄板心形件在胀形过程中．可能出现的缺陷位置做了预测．     

GH3030高温合金壁厚渐变锥形回转件强力旋压成形仿真及机理分析

为了有效控制壁厚渐变锥形旋压件的变形,实现该类钣金机匣零件的精确成形,通过实验方法建立了GH3030高温合金常温下真应力-真应变曲线方程。在此基础上,建立了GH3030高温合金壁厚渐变锥形回转件强力旋压有限元模型,采用有限元模拟和实验相结合的研究方法,对其强力旋压成形进行仿真,详细分析成形中的等效应力场、应变场的分布特征,获得其分布规律,阐明了GH3030高温合金壁厚渐变锥形回转件强力旋压成形机理;并通过锥筒凸缘平面度实验测试对仿真结果进行了验证。研究结果为控制壁厚渐变锥形回转件成形质量提供理论依据。     

某零件的多道次渐进成形实验研究

使用不同的道次设计和加工轨迹渐进成形了一个具有直壁、凸台等结构的复杂薄壁零件,并针对不同成形方案对零件壁厚分布、凸台平面弯曲程度和表面质量的影响进行了分析。结果表明,加工道次的增加有利于提高零件的最小壁厚;相对于深度优先轨迹,层优先轨迹提高了零件斜壁部分的平均厚度;三道次层优先加工方案最有利于提高零件成形精度(中间凸台部分),但会增加成形时间;经过三道次加工零件的表面质量优于二道次加工零件,零件直壁部分的表面粗糙度小于斜壁部分。     

板料多点与渐进复合成形方法及数值模拟

提出了多点成形与渐进成形技术相结合的板料复合成形新方法,说明了两种复合成形方式的成形原理和成形过程。建立了复合成形分析的有限元模型,对球面件的复合成形过程进行数值模拟,分析了复合成形过程产生的压痕问题及其抑制方法。结果表明,采用弹性垫技术可以有效抑制复合成形过程产生的压痕缺陷,使成形件表面光滑;球面件上等效应力和厚度的变化过程及分布规律表明,随着增量步的加大,板料接触点处的等效应力随之增加,板料的厚度逐渐减薄。复合成形实验显示,数值模拟结果与实验结果基本吻合。     

热剪切旋压过程中芯模对零件形貌和壁厚分布的影响

为了揭示芯模对钛合金加热剪切旋压成形的作用机制,采用数值模拟方法,对比分析了贴模和不贴模加热剪切旋压件的形貌以及壁厚分布。结果表明:成形前期,二旋压件的平直度和锥度均较好,成形中后期(65%)后,不贴模旋压件母线会塌陷。工件在变形区的壁厚减薄由纯剪切变形和拉伸变形共同作用产生,且纯剪切变形起主导作用。贴模旋压件壁部壁厚较均匀,而不贴模旋压件的波动较大,呈现中部小两端大的趋势。成形中后期的母线塌陷使得不贴模旋压件壁厚减薄不足,因此其靠近凸缘部位的壁厚远大于该区域贴模旋压件的壁厚。为了提高不贴模旋压件的直线度和锥度,不贴模旋压过程中需要对工件凸缘施加约束以防止母线的塌陷,或预先通过设定合适的旋轮轨迹进行塌陷补偿。     

基于热力耦合的反挤压三维数值模拟

采用三维刚塑性有限元法,对钟形罩反挤压成形过程进行了热力耦合数值模拟,给出了金属塑性流动模式和应变及温度分布,并分析了成形物理场分布与变形外部条件之间的关系.成形实验显示模拟计算与实验结果相当一致.     

半球底筒形件充液拉深加载路径优化研究

针对半球底筒形零件充液拉深过程中悬空区形成的"软拉深筋",通过理论分析、数值模拟和工艺试验对与半球成形阶段直接相关的液压加载路径进行优化研究.理论推导得出液压载荷加载范围,并以其为基础进行多种加载路径条件下的数值模拟,获得不同加载路径对破裂关键点的壁厚及应变的影响规律,结合试验确定了合理的液压加载路径.结果表明:零件半球部分成形过程中破裂关键点在优化的加载路径条件下既可产生必要的有益摩擦,改善成形过程的应力应变状态,又可避免破裂关键点的过度减薄,提高了零件壁厚分布的均匀性和成形极限.     

半球形厚壁封头冲压成形有限元分析及优化

在制造厚壁封头的过程中,经常由于锻造后的封头减薄量过大,最小壁厚值小于规定值,在强度方面不能满足要求;或者锻造后封头壁较厚,增加了机加工量。而厚壁封头冲压成形过程属于几何非线性和材料非线性的问题,很难用弹塑性力学理论的解析法进行研究。采用钢塑性有限元法,使用ANSYS有限元分析软件模拟了半球形厚壁封头冲压成形的整个过程,分析了成形后封头壁厚的变化规律。计算结果表明,封头心部的减薄量并非最大,减薄量最大值出现在靠近坯料中心的地方,边缘的直边部分增厚量最大,最大的减薄量或增厚量均达到坯料厚度的16%左右。通过优化坯料形状和尺寸,使封头易于成形且壁厚均匀。     

锅炉弯管缠绕式冷弯成形工艺及其回弹的数值模拟

建立了锅炉弯管缠绕式冷弯成形的有限元数值模拟模型,对管子绕弯成形工艺的预压变形补偿、缠绕弯曲成形和释放模具后的回弹三个阶段进行了系列全面的模拟计算.分析得到了管子弯曲后的应力及塑性应变分布特点,管子弯曲椭圆度和减薄率随着顶镦力和预压量等不同弯制参数的变化规律,管子壁厚对弯曲成形质量的影响,管子弯曲成形的回弹特性等.研究表明:弯曲应力主要集中在弯曲起弯段;对于一定的管子规格存在顶镦力的一个最优值,使得管子的弯曲质量最为理想;相对壁厚大的管子弯曲质量较好;管子回弹角约为0.05rad,相对壁厚对其无明显影响.     

水辅成型浮动芯注射对制品残余壁厚的影响

针对水辅成型不同注射方法对制品残余壁厚的影响差异问题,提出基于计算流体力学(CFD)的残余壁厚分析方法.根据水辅成型过程中水与高温塑料熔体的流动特点,分别建立浮动芯注射法和直接注射法的两相流动CFD模型,对残余壁厚的形成过程进行数值模拟,对比数值模拟结果与试验结果,分析残余壁厚分布情况.结果表明,数值模拟结果与试验结果较吻合,验证了模型的正确性.相比直接注射法,浮动芯注射法能够控制制品的残余壁厚,并且残余壁厚大小受延迟时间的影响较小,延迟时间越短,残余壁厚越接近理想控制值.浮动芯注射法制品转弯处的内外侧壁厚差小于直接注射法,有利于提高制品力学性能.     

铝合金异形底盒形件预胀成形数值模拟

复杂曲面零件成形一直是诸多学者的研究热点,为了提高复杂曲面零件的成形性能以及壁厚均匀性.以铝合金异形底盒形件为研究对象,采用预胀的充液拉深技术对5A06铝合金盒形件进行数值模拟,探索预胀压力和预胀高度等参数对异形底盒形件成形的影响规律,分析成形过程中控制参数变化对零件成形性能以及壁厚分布的影响.当预胀压力为8 MPa,预胀高度为12mm,液室压力为20 MPa以及压边间隙为1.03 mm时为本模型的最合理方案.为异形底盒形件充液拉深成形的工艺参数的制定提供了参考以及对复杂零件成形的工艺分析具有一定指导意义.     

基于FEM的翼子板充液成形工艺与优化

针对复杂结构零件冲压成形时出现的破裂与拉延不充足等问题,采用板料成形模拟软件Dynaform对汽车前翼子板充液拉深工艺进行了有限元数值模拟研究。依据翼子板各处进料规律,提出了三种拉延阻力系数不同的拉延方案。以零件的成形极限图(FLD)为分析标准,研究了拉延阻力系数、液室压力加载路径和压边力对翼子板成形质量的影响规律。研究结果表明:设置合理的拉延筋、加载路径和压边力,可以改善翼子板的成形性能,并且能够获得壁厚分布均匀的零件。