板材多点成形不同工艺方法的数值模拟研究

介绍了板材多点成形不同工艺方法的优缺点,基于有限元方法就多点成形不同工艺对压痕、超皱、回弹以及制品成形精度的影响进行了数值模拟研究,并且对不同厚度板条多点成形模拟结果进行了实验验证。结果表明,与多点模具成形、半多点模具成形和半多点压机成形方式相比,多点压机成形能够有效地抑制压痕和皱纹的产生,并得到变形均匀的制品;反复成开法可有效减小回弹,提高成形精度;边部优先成形法能够有效地抑制制品的直边效应。     

分段多点成形过程有限元数值模拟关键技术研究

分段多点成形是一种新的大型板材成形方法，对该成形过程进行数值模拟是预测成形缺陷、分析成形质量的有效手段。提出利用动力显式算法分析板料成形过程，利用静力隐式算法分析回弹过程，从而为分段多点成形过程的多工步数值模拟提供了一个可行的解决方案。对其中的一些关键技术的实现进行了研究，提出了相应的解决方法并通过实例证实了其有效性。     

板材多点成形过程起皱现象数值模拟研究

以马鞍面成形过程为例,从成形工艺,板厚,材持及变形程度等方面入手,针对多点成形过程最主要的缺陷之一－起皱现象的产生原因及其抑制方法进行了数值模拟研究,并对多点模具成形过程中起皱现象的发生进行了实验验证。     

AM80镁合金板材热挤压工艺的数值模拟

通过理论计算建立AM80镁合金热挤压极限图,根据挤压极限图初步制定挤压工艺;在不同挤压工艺参数条件下,采用有限元模拟和试验相结合的方法,着重探讨了AM80镁合金挤压过程中挤压温度和挤压速度对挤压力、出模口温度变化情况的影响,得出了最佳工艺参数。结果表明:AM80镁合金的最佳挤压工艺参数为挤压温度350℃,挤压速度3mm·s-1;有限元模拟能真实反映不同工艺参数对镁合金挤压变形过程的影响,同时通过挤压试验型材的表面质量对所建立的挤压极限图进行验证,结果吻合较好。     

丁字臂锻造成形工艺改进及数值模拟

以汽车丁字臂零件为对象,分析了原有锻造工艺过程,根据金属塑性流动理论和设计方法,改进了丁字臂零件锻造成形工艺。采用有限元数值模拟软件对其改进后制坯工艺过程、金属填充状态进行模拟分析,同时对比分析了改进前后终锻等效应变分布和成形载荷。结果表明改进后的工艺提高了零件的材料利用率和模具寿命。模拟结果与实验结果吻合,对实际生产起到了指导作用。     

盒形件固体颗粒介质板材成形工艺研究

固体颗粒介质板材成形工艺是采用固体颗粒微珠代替刚性凸(凹)模(或弹性体、液体)的作用对板材拉深成形的新工艺。选用非金属固体颗粒介质——GM颗粒作为研究对象,以固体颗粒介质在高应力水平下的体积压缩试验和摩擦强度试验为基础,应用散体力学理论中扩展的Drucker-Prager线性模型构建固体颗粒介质有限元材料模型。以具有非轴对称性的方盒形件为代表,进行固体颗粒介质成形工艺的有限元模拟,研究成形过程中板材的流动特征和壁厚分布规律。工艺试验成功得到方盒形零件,将加载曲线、成形过程变形特征和壁厚分布曲线与数值模拟结果比对较为吻合。分析表明,采用以散体力学为基础建立的固体颗粒介质材料模型进行工艺模拟,能够得到与试验较为接近的变形特征和力能参数,可以应用于制定工艺方案的依据,为该技术在板材成形中的应用起到指导和借鉴作用。     

汽车覆盖件成形数值模拟研究

论述汽车覆盖件成形数值模拟涉及的的关键技术，包括退化四节点壳单元应用、有奶元计算模型建立、接触摩擦分析及显式时间积分方程等，给出了两个模拟实例。     

汽车油底壳成形工艺数值模拟

采用Dynaform软件对某汽车油底壳的拉深成形过程进行了数值模拟.研究了压边力、凹模圆角半径以及有无拉延筋时对零件冲压成形的影响,通过FLD,厚薄图和成形结果对比,调整成形时压边力和凹模圆角半径,得到了优化的压边力和凹模圆角半径,为同类零件以及模具的设计提供参考.     

数值模拟技术在精密塑性成形工艺分析中的应用

现代制造业突出的一个特征是客户对所选择产品的设计与制造更多地融入了个性化的信息,这势必带来产品开发设计周期长、成本高和质量不稳定等问题。因此,企业迫切需要采用科学有效的手段,提高对市场需求的响应速度。近年来,随着多学科的相继发展,为企业降低成本、提升质量和服务拓展了空间。其中,计算机技术必然成为重要的工具之一。本期专题将总结计算机在锻压领域的应用,包括走向实用的数值模拟技术在锻压过程中对缺陷的预防、对模具结构设计和工艺参数的优化;计算机辅助设计与制造在典型产品中的应用等。     

转向节成形工艺参数数值模拟研究

采用有限元法对小霸王轻型卡车转向节终锻成形过程进行研究,利用Pro/E对转向节及其模具进行三维建模,运用Deform进行闭模终锻分析,通过改变模具型腔杆部与墩头过渡圆弧半径及耳部拔模斜度参数的大小,对比不同参数对终锻过程中锻压力变化规律和应变、温度分布规律的影响,优化出了合理的模具参数:杆部与墩头过渡圆弧半径为5 mm左右,耳部拔模斜度为5o左右.     

NUMERICAL METHOD FOR PREDICTION OF NET-SHAPED BLANK IN MULTI-POINT FORMING OF SHEET METAL

A new numerical method to predict the initial blank geometry from the desired objective shape of parts is presented. Based on the conditions that the deformations in material are most evenly distributed and that the volume remainsconstant, a positive definite functional for blank design is constructed. The functional is minimized by an iterative schemeof finite element, and then the optimal initial configuration is obtained. The method is easy and expedient to use. The results of numerical simulation of forming process and multi-point forming experiments for sheet metal demonstrate thatgood precision is achieved by the proposed method.     

三维板料成形过程的有限元分析

基于有限变形理论建立了三维金属板料成形过程的弹塑性有限元数学模型。数学模型采用物质坐标系中的Total Lagrange描述、J 2型本构方程和等向强化假设,考虑了板料的厚向异性,对于金属板料与模具的摩擦定律。为简化计算采用薄膜单元。为了改善节点接触状态变化时计算的收敛性,提出了“弹性边界层”方法。采用根据此模型编制的程序模拟了机油收集器基本件的成形过程,并与试验结果进行了比较。     

等效拉延筋模型在板料成形数值模拟中的具体实现

在板料成形中,为有效控制材料的流动经常需要设置拉延筋。综合权衡数值模拟的效率和精度,通常采用等效拉延筋代替实际拉延筋。论述了等效拉延筋模型的实现。首先提出了一种新的拉延筋接触搜索算法,然后具体说明了节点拉延筋约束阻力、塑性厚向应变的施加方案。利用自主开发的汽车覆盖件冲压成形模拟软件SheetForm模拟了方形件的成形过程,证明了该模型的可行性。     

DEFORMATION ANALYSIS OF SHEET METAL SINGLE-POINT INCREMENTAL FORMING BY FINITE ELEMENT METHOD SIMULATION

Single-point incremental forming （SPIF） is an innovational sheet metal forming method without dedicated dies, which belongs to rapid prototyping technology. In generalizing the SPIF of sheet metal, the deformation analysis on forming process becomes an important and useful method for the planning of shell products, the choice of material, the design of the forming process and the planning of the forming tool. Using solid brick elements, the finite element method（FEM） model of truncated pyramid was established. Based on the theory of anisotropy and assumed strain formulation, the SPIF processes with different parameters were simulated. The resulted comparison between the simulations and the experiments shows that the FEM model is feasible and effective. Then, according to the simulated forming process, the deformation pattern of SPIF can be summarized as the combination of plane-stretching deformation and bending deformation. And the study about the process parameters＇ impact on deformation shows that the process parameter of interlayer spacing is a dominant factor on the deformation. Decreasing interlayer spacing, the strain of one step decreases and the formability of blank will be improved. With bigger interlayer spacing, the plastic deformation zone increases and the forming force will be bigger.     

板料冲压成形过程中起皱的数值模拟

将大变形弹塑性有限元法应用于金属板料冲压成形过程 ,在率形式的虚功原理下 ,并考虑金属塑性不可压缩的特性推导了有限元列式。在此有限元模型的基础上模拟了冲压过程中伴随着的起皱现象 ,用方板对角拉伸、筒形件的起皱模拟验证了模型的正确性。     

金属塑性成形过程CSPH无网格法数值模拟

应用微可压缩刚塑性材料的流动法则,采用修正的光滑粒子力学(Corrected smooth particle hydrodynamics, CSPH)无网格法,自行开发了求解金属方棒压缩和圆棒压缩等金属塑性成形过程应用程序。提出一种简单的求解体积应变速率的光滑技术,该技术使应力场计算结果能得到较好的改善。采用CSPH无网格法求解纯铝和Al6060铝合金材料压缩过程得到的速度场和应力场结果与有限元法计算结果以及试验数据进行了分析比较。结果表明, CSPH法能够较好地求解金属大变形过程,为今后进一步分析复杂金属变形问题提供了良好的研究手段。     

板料冲压加工数值模拟中接触摩擦问题的研究

在分析汽车覆盖件形状特征及冲压过程接触状态变化的基础上,提出了基于微分几何和参数曲面的外推式逐级扩散搜索新算法,该方法避免了大量重复接触点的判断和点与曲面之间最短距离的计算,提高了搜索效率。用修正的罚函数法和库仑摩擦定律分别对接触点的法向接触力和切向摩擦力进行计算,并根据接触单元的形状实现了接触力从被接触点到接触单元节点的转化。通过算例分析验证了所用方法的可行性和有效性。     

金属成形过程的数值流形模拟方法研究

通过引进刚塑性本构关系,建立了金属成形过程的数值流形方法的分析体系,并研究了金属成形过程模拟中的网格重分问题。作为实际应用,对齿轮毛坯模锻成形进行了数值模拟。数值算例结果表明,理论正确、方法有效,数值流形方法是一个非常有效的分析工具,完全可以对成形过程进行模拟。     

陶瓷产品烧结的数值模拟

应用多孔体可压缩型刚塑性有限元法建立了陶瓷烧结仿真的数学模型。在此模型中导入了收缩驱动力的概念,并自行开发编制了陶瓷产品烧结数值模拟程序。仿真结果与试验进行了比较,一致性较好。在应用实例中预测了形状复杂产品烧结后的外形和内部相对密度分布,分析了其变形原因。该项研究成果有助于陶瓷产品烧结体的质量控制、降低产品制造费用。     

板材软模成形二维断面有限元分析界面接触摩擦处理

板材软模成形是板材和柔性传力介质耦合变形过程,存在板材和刚性模具及板材和柔性传力介质两种类型的界面接触。采用罚函数法计算接触力,推导了Mindlin轴对称壳单元和实体单元两种不同单元类型之间接触摩擦的有限元列式。采用静力显式的时间积分方法,通过控制载荷步长保持接触状态稳定。粘弹塑性软模材料的板材变形数值算例表明该算法是有效的。该算法也适用于其他类型软模材料的板材变形接触摩擦问题的处理。