镁合金扇形件挤压成形数值模拟

以刚塑性有限元分析为基础,对镁合金扇形零件的挤压成形工艺进行了模拟分析,制定出扇形零件的成形工艺,即镦挤-反挤压复合成形工艺.镦挤制坯工艺优化坯料结构,反挤压工艺成形零件.根据数值模拟的工艺参数进行试验研究,成形出符合要求的零件.     

高精度高强不锈钢隔片零件拉深成形研究

通过对15-5PH高强不锈钢高精度隔片零件结构及尺寸公差的工艺分析,明确了零件成形难点.利用有限元拉深成形的结果,确定了刚模拉深成形的方法.基于有限元回弹模拟的结果及试验,对拉深成形模具的理论型面进行了修正,解决了零件的高度及弧面轮廓尺寸精度问题,确定了拉深成形的合理压边力大小.     

基于冲压件的Autoform数值模拟分析

论述了椭圆花样冲压件的有限元模拟主要步骤,以椭圆花样冲压件为研究背景,采用Autoform软件对零件进行了冲压成形过程的有限元分析,完成了相关数值模拟,预测了板料成形过程中的缺陷,根据仿真结果对工艺方案再次CAE仿真优化,证明了前期数值分析对模具设计周期及成形质量具有重要意义。     

斜盘式汽车空调压缩机双头活塞成形坯料研究

目的研究坯料形状对汽车空调压缩机双头活塞锻造成形质量的影响,以期提高材料利用率,获得成形质量良好的零件。方法基于有限元数值模拟及物理试验,对不同坯料形状的成形结果进行对比研究,分析坯料形状对成形过程中金属流动行为和成形质量的影响。结果模拟表明成形零件的A和B区域时,载荷缓慢上升,成形零件C区域时载荷急剧升高,圆柱成形载荷为230 t,异形坯成形载荷为180 t。异形坯向零件两端转移了更多的金属,使型腔A和B区域飞边槽内金属体积少于圆柱坯。物理试验表明异形坯成形结果良好。结论通过合理减小坯料长度和宽度、增加坯料高度,使材料利用率提高了7.91%,成形载荷降低了21.7%。     

复杂钣金零件充液拉深工艺分析与试验研究

目的研究复杂钣金零件充液拉深的成形性能,以代替传统的落压成形工艺。方法采用有限元方法对成形过程进行模拟,分析各工艺参数对零件成形质量的影响,以及起皱、破裂等缺陷出现的原因和避免方法,并获得合理的工艺参数范围。以仿真结果为依据,设置工艺试验的初始参数,对该复杂钣金零件进行充液成形试验,以验证工艺可行性。结果有限元仿真对成形过程中的起皱和破裂缺陷预测准确,并给出了可行的工艺参数范围;通过成形试验,验证了工艺参数的合理性,获得了合格零件。结论充液拉深工艺可以明显改进零件的成形性能,反胀压力、最大液室压力等是充液拉深工艺的重要参数,直接影响着充液拉深过程的成败。     

复杂连接块成形工艺有限元分析及模具设计

目的采用理论分析、计算机有限元分析和物理实验的方法对某复杂连接块温挤压成形技术进行研究,根据有限元分析结果设计出模具并成形该零件。方法通过调节不同的参数,对该零件的成形进行数值模拟。结果有限元分析结果表明,该零件在成形过程中等效应力应变分布不均匀,两端凸台位置较难充填。结论根据以上分析结果,在设计模具和实验的时候,提高成形温度及成形速率,优化润滑条件,降低了成形载荷,并在实验室现有的1000 t液压机上进行了物理实验。实验结果与数值模拟结果相吻合,为该零件的批量化生产提供了指导。     

汽车防撞梁外板冲压工艺设计

目的研究汽车防撞梁外板的冲压成形工艺,解决汽车覆盖件拉延成形过程中,在工艺补充面设计、压边力和拉延筋的布置时存在不确定性的问题。方法以汽车覆盖件防撞梁外板为例,基于曲面造型和有限元模拟软件,对其冲压成形过程进行了设计、模拟和优化。结果在优化工艺参数和合理改善零件结构后,获得了较理想的成形效果,为实际工艺设计和试模生产提供参考依据。结论提出一种优化新思路:利用冲压工艺多工序相结合的特点,合理调整零件内部结构,可以有效降低拉延成形工序的制造难度,从而提高制件质量。     

基于响应面法橡皮成形侧压块参数优化及验证

橡皮成形是飞机钣金零件制造的一种重要的成形工艺,为提高典型零件橡皮成形的效率,针对橡皮成形过程中产生的起皱问题,基于响应面法对侧压块参数进行优化.首先对新淬火状态下的铝合金板料进行材料试验,分析了其成形性能指标参数,为有限元模拟提供材料本构关系与模型;然后以起皱量化为优化目标,将凸弯边的最大增厚率作为侧压块优化的目标函数,为得到典型零件橡皮成形侧压块精确的几何参数,采用Abaqus有限元软件对带侧压块成形过程进行正交模拟试验,得出侧压块几何参数对起皱指标影响程度的主次关系,并得到最优的参数水平组合.基于响应面建模方法建立了侧压块最优几何参数和起皱指标之间的多项式关系,并用遗传算法进行参数优化,利用优化后的工艺参数进行有限元模拟,阐述了侧压块防皱原理;最后通过实际成形试验,验证了有限元模拟的可行性和优化方法的可靠性.     

前围外板的冲压工艺设计及成形分析

目的解决汽车覆盖件因为冲压变形复杂,成形工艺参数难以确定的问题。方法分析了汽车前围外板的成形工艺,研究了复杂型面拉深模具的型面设计,以有限元分析软件AUTOFORM为平台,对其冲压成形过程进行了数值模拟。根据模拟结果(成形极限图、材料流动分布及材料变薄率)对拉延型面及工艺参数进行了优化。结果所得零件材料最大减薄率为17.3%,在SPCE(t=0.8 mm)材质减薄率安全范围内(18.7%),消除了成形过程中的暗伤开裂风险,成形结果得到了大大改善。结论 CAE仿真能够预测零件成形过程中存在的缺陷,优化工艺参数,指导模具设计工作。将优化结果用于指导实际生产,得到了符合质量要求的拉延零件。     

基于补偿因子的直弯边下陷零件回弹补偿研究

橡皮成形是飞机钣金零件制造的一种重要成形工艺,回弹是橡皮成形过程中主要缺陷之一.为提高钣金零件橡皮成形效率,基于补偿因子对下陷区回弹补偿进行研究,实现钣金零件一步法成形.首先对弯曲回弹公式进行推导,结合弯曲过程中刚度概念引出补偿因子作为直弯边下陷零件回弹补偿公式;然后利用CATIA二次开发功能将补偿公式写入程序并与数据库进行连接,并对直弯边下陷零件进行回弹补偿;采用Pamstamp 2G软件对橡皮成形过程进行有限元模拟,通过实际成形试验对带补偿因子的回弹公式进行验证,最后将模拟值和试验值进行比较.结果表明:有限元模拟过程能够很好的预测回弹,补偿结果达到精准成形要求且误差在0.5°范围内,成形压力对回弹影响很小.对于下陷成形,需要较大的成形压力才能达到一次成形的目的,验证了补偿因子回弹公式的可靠性.     

电动汽车电池包铝合金顶盖拉延成形分析及工艺参数优化

目的 解决轻薄铝合金电池包顶盖拉延成形过程中的工艺质量问题。方法 采用Autoform软件对顶盖拉延成形过程进行仿真分析,在单一条件下分别研究压边力、冲压速度、凹凸模间隙以及摩擦因数对顶盖拉延成形规律的影响。以最大减薄率和最大增厚率为评价指标,通过对以上4个工艺参数进行正交实验优化,且采用正交综合评分法分析实验数据,得出影响评价指标的4个因素的主次关系(冲压速度>压边力>摩擦因数>凹凸模间隙)以及最优工艺参数。结果 最优工艺参数如下:冲压速度为1000 mm/s,压边力为800 kN,摩擦因数为0.12,凹凸模间隙为1.26 mm。采用最优工艺参数进行拉延成形实验验证,实验后测量实物顶盖,实际最大减薄率为14.3%,最大增厚率为8.6%。与仿真值比较,顶盖的实际最大减薄率误差为8.9%、最大增厚率误差为7.5%,实际值与仿真值之间的误差合理。结论 在实际生产中,该工艺参数优化的方法能够为后续轻薄铝合金顶盖的生产制造提供有价值的指导。     

低压铸铝件缩孔缺陷数值模拟与工艺改进

目的 为了避免铝合金盖板低压铸造过程产生的缩孔缺陷,对盖板结构进行分析。方法 采用数值分析技术,对盖板低压铸造过程进行数值模拟,将模拟结果与实际铸件缺陷进行对比,分析缩孔缺陷的产生原因。为消除铸件缩孔缺陷,在模具内增设冷却水道,并对该工艺进行模拟分析。结果 铸件凝固过程中,当合金固相率达到75%时,铸件特征位置处的补缩通道开始陆续关闭,形成了孤立液相区,导致凝固结束时形成缩孔缺陷。当模具内增设冷却水道后,铸件的缩孔体积分数由3.5%下降到0.8%。结论 通过在模具内增设合理的冷却水道,能加快铸件厚大部位的凝固速度,有利于实现顺序凝固,从而避免缩孔缺陷,提高铸件质量。     

PEMFC金属双极板冲压成形数值模拟与实验

目的 研究金属双极板冲压成形过程中各工艺参数和模具结构参数对成形质量的影响。方法 采用Dynaform有限元分析软件对SS304双通道蛇形流道双极板冲压成形过程进行模拟。研究模具圆角半径、模具锥度、压边力、拉延筋等因素对双极板成形质量的影响。结果 增加模具圆角半径和模具锥度可防止双极板破裂。适当增大压边力能有效消除起皱缺陷,设置拉延筋能有效改善坯料流动情况,必要时需设置多重拉延筋使零件成形完全。当模具圆角半径为0.25 mm,模具锥度为0°,拉伸深度为0.5 mm,压边力大小为60 kN,并采用双重拉延筋的情况下,所成形的金属双极板质量良好,无破裂、起皱、成形不足等缺陷。结论 模拟结果与实验结果一致,验证了模拟结果的正确性,可见采用冲压工艺成形金属双极板是可行的。     

铝合金汽车顶盖充液成形的数值模拟

目的研究铝合金汽车顶盖拉延工序的充液成形工艺。方法基于有限元分析软件Dynaform,利用带局部刚性凹模整形的被动式充液成形工艺,通过建立有限元分析模型,优化成形过程中的关键工艺参数,分析变形规律并进行质量控制。结果成形过程中的液室压力加载路径、压边力、拉延筋,以及坯料形状等工艺参数对成形影响较大。液室压力不宜过早加载。液室压力过大或压边力过小不利于顶部产生充分塑性变形。压边力过大极易造成顶盖圆角处的破裂。结论该成形工艺可行,且数值模拟的准确性及适用性较高,采用该成形工艺可得到表面质量良好,未出现起皱、破裂缺陷的合格零件。     

基于渐进弯曲成形双曲马鞍形金属板工艺研究

目的 解决马鞍形板成形困难、成形效率低和成形精度低的问题。方法 通过理论分析和仿真方法对马鞍形板成形过程中的加载路径和回弹情况进行研究,分析马鞍形板成形所需最小能量加载轨迹和回弹补偿数值。在此基础上,采用渐进弯曲成形方法对3 mm厚的Q235钢板进行马鞍形板成形实验,并与仿真研究结果进行对比分析。结果 马鞍形板在不同冲压点的回弹高度基本相同,为12 mm左右,没有辅助支撑成形马鞍形板的实验结果和设计目标的平均误差为6.2 mm,增加辅助支撑成形马鞍形板的实验结果和设计目标的平均误差为4.1 mm。结论 渐进弯曲成形方法能提高马鞍形板的成形效率和成形精度,节约成形加工成本。增加辅助支撑能明显改善马鞍形板的成形质量。     

基于FEPG有限元分析系统的树脂充模过程模拟

为优化复杂预成型体结构的液体成型工艺,基于有限元法/生死节点法模拟了复合材料液体模塑成型过程树脂流动,并针对典型矩形平板、圆板结构、I型加筋壁板充模过程进行了仿真与验证。结果表明:典型矩形平板和圆板结构的充模过程模拟结果与理论解一致性较好,验证了生死节点法跟踪树脂流动前锋的有效性。含有方腔的变厚度圆柱体和正方体三维实体结构的充模过程模拟验证了有限元方法对三维结构的适用性。基于有限元法/生死节点法的液体充模过程模拟方法对于复杂求解区域具有更好适应性,可用于复杂实体结构的液体模塑成型工艺过程树脂流动规律预测、指导模具设计及工艺优化。      

运输支板成形仿真及模具设计

目的运输支板的曲线边较长,在钣金翻边过程中易开裂,为提高模具设计的合理性,避免重复试模、返修以及设计失败的风险,开展有限元仿真研究。方法使用仿真软件Pam-Stamp,并与模具实物、产品试验件相结合,确定单动压边、双动压边翻边两次成形工艺,并优化参数、设计新模具。结果新设计的模具经过产品试验件生产,无开裂问题,目前已用于正式产品生产。结论仿真结果的成形趋势与实际生产基本符合。在选择工艺、工装设计方案时,仿真结果具有较高的参考价值。     

镁合金异形件等温精密成形预制坯优化设计

基于有限元理论,对镁合金箱盖预制坯形状进行了多目标优化设计。采用DEFORM3D有限元软件,对镁合金瞄具座箱盖的成形过程进行了数值模拟。模拟结果表明,金属流动相对较均匀,未发现充不满等缺陷。工艺实验表明,数值模拟结果可用于实际生产。     

电容器盖板自动预压机及其控制系统设计

针对电容器盖板预压工序存在自动化程度低、劳动强度大等不足,设计了电容器盖板自动预压机及其控制系统.对电容器盖板自动预压机的机械系统进行了详细设计,包括铝壳放置转盘组件、电容器定位组件、盖板预压组件、电容器推出组件、电容器接收组件等;采用可编程序逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)作为控制系统的主控制器,实现多种规格电容器盖板的自动预压;依据电容器高度的不同,通过图形操作终端(graphic operating terminal,GOT)设置和调整生产参数.该设备已投入实际生产使用,运行结果表明:整机性能稳定,实际运行状况良好,满足了生产线高柔性化、高效率、高质量的自动化加工要求.     

柱-锥结合线型药型罩射流特性的数值模拟

为了提升线型聚能装药的切割能力,在锥形线型药型罩的基础上设计了一种新型柱-锥结合线型药型罩,并采用数值模拟软件ANSYS/ls-dyna对柱-锥结合线型药型罩、圆弧顶线型药型罩、锥形线型药型罩射流的形成及切割45号钢板的过程进行了数值模拟,通过对比3种结构药型罩形成射流的头尾部速度、拉伸断裂时间、对45号钢板的切割能力来确定设计方案的可行性。研究表明:柱-锥结合线型药型罩形成射流的头部速度最高,相对锥形线型药型罩提高了约12.6%,相对圆弧顶线型药型罩提高了约5.4%;而且柱-锥结合线型药型罩形成的射流拉伸性能较好,能量更高,对45号钢板的切割能力最强,相对圆弧顶线型药型罩提升了约26.7%,相对锥形线型药型罩提升了约58.8%。