不锈钢金属定子衬套液压成形回弹特性

金属管件塑性成形过程中不可避免地存在回弹问题,导致零件的实际成形尺寸产生偏差,影响零件的制造和装配精度。综合考虑摩擦润滑、管件尺寸、材料力学参数、加载路径和加载压力等参数,建立金属定子衬套液压成形数值模型,分析成形管件回弹对等壁厚金属定子衬套成形质量的影响。结果表明,选用304不锈钢成形金属定子衬套,其回弹量对成形管件壁厚分布和截面位移影响较小,但是卸载后,成形管件等效应力大幅降低,从而降低了成形管件内部的残余应力。因此,采用管件外高压成形方法加工金属定子衬套,可以获得尺寸精度满足要求的等壁厚金属定子衬套。为金属定子衬套实际选材和模具设计提供了理论参考。     

复杂三维扭曲空心叶片充液压制工艺

针对一种航空发动机复杂三维扭曲空心叶片进行充液压制工艺研究。通过有限元分析软件对空心叶片充液压制过程进行数值模拟，探究管坯长度、密封推头结构和充液压力对GH4169高温合金薄壁管充液压制成形过程中的管坯贴模情况、壁厚及尺寸的影响，并进行试验验证。结果表明：管坯长度越短，管坯两端的材料越容易向中间流动，管坯易起皱。采用锥形密封推头有效改善了材料流动，可实现管坯简单、有效的密封。采用充液压制工艺可使管坯在较低的充液压力下成形出小半径圆角。当管坯长度为240 mm、充液压力为9 MPa时，管坯的贴模性较好，最小圆角半径为1.0 mm,最大壁厚减薄率为4.1%。试验结果和数值模拟结果一致，成形出的空心叶片表面质量良好，壁厚均匀、减薄小，满足尺寸精度要求，达到了复杂三维扭曲空心叶片短流程、低成本、高精密成形的目的。     

汽车异形管件挤压成形计算机仿真

对汽车异形管件的挤压成形过程进行有限元模拟,研究了管坯厚度和成形轴向速度对管件成形质量的影响。模拟结果表明:管壁厚度从两端出现急剧缩小,并在管道中间处出现小幅上升;壁厚减幅最大处出现在管材两端倒角和胀形最大区域的连接处;壁厚为1 mm,轴向速度为0.5 mm/s时,得到的成形管件管壁最大等效应力为284 MPa,接近于理想状态,未发生冲击断裂的危险;等效总应变则随着壁厚和轴向速度的增加而逐渐减小。     

板材两点对称式渐进成形轨迹的数值模拟研究

针对分层渐进成形中金属板材易破裂的问题,在两点对称式渐进成形工艺的基础上,建立了有限元模型,确定了工具头的加工轨迹,选定合理的工艺参数。采用分层渐进成形和螺旋渐进成形的方式,利用MSC.MARC软件对圆锥台制件的渐进成形过程进行了数值模拟,对比分析了两种成形方式下目标制件的壁厚均匀性、等效塑性应变和应力状态。结果表明:与分层渐进成形相比,螺旋渐进成形使目标制件成形区域的壁厚均匀性提高了2.3%;在螺旋渐进成形方式下,等效塑性应变的变化量更小,变形更加均匀,应力三轴度较小,成形质量更高。     

基于Simufact变薄拉伸锡青铜滑动轴承的应力应变分析

在相同减薄率下,基于Simufact软件对QSn7-0.2锡青铜滑动轴承(同一毛坯)分别进行1次变薄拉伸成形与3次连续变薄拉伸成形的数值模拟,以变薄拉伸后滑动轴承成形件沿壁厚方向的等效塑性应变与等效应力为评价指标,选取最佳成形工艺。结果发现,3次连续变薄拉伸的等效塑性应变与等效应力皆大于1次变薄拉伸;且1次变薄拉伸在壁厚方向上的应力、应变变化较小;沿壁厚方向由外至内,变薄拉伸的等效塑性应变呈逐渐减小的趋势,等效应力则是先减小后增大。     

无缝气瓶收口热旋压成形过程的数值模拟及分析

通过MSC.Marc有限元分析软件模拟气瓶收口热旋压的成形过程,分析了在不同温度和进给率下管坯壁厚、等效应变速率、应力及旋压力的变化规律.结果表明:径向旋压力与总旋压力很接近,导致管坯周向受压,壁厚在不同区段出现程度不同的减薄和增大;随着旋压温度和旋轮进给率的增加,管坯起旋点处单元壁厚减薄增加,直壁和口部单元的壁厚增厚...     

汽车驱动桥壳液压胀形数值模拟及试验研究

利用ABAQUS软件建立桥壳液压胀形工艺的有限元模型,对汽车桥壳的预胀形和终胀形过程进行了数值模拟,并分析了不同的加载路径对桥壳成形的影响规律。模拟结果表明:预胀形阶段,胀形压力保持30 MPa不变,管坯发生轻度失稳形成三鼓形样件,合模后胀形压力增大至60 MPa,内凹部分贴模得到较好壁厚分布的预胀形管坯;终胀形初期,胀形压力保持20 MPa不变,轴向进给量达到30 mm后快速增大至120 MPa,可以成形出合格的样件。采用Q345B无缝钢管进行物理实验,获得了符合尺寸要求的桥壳样件,验证了数值模拟的可靠性。     

DP800高强钢筒形件流动旋压成形过程及旋压力分析

基于ABAQUS/Explicit平台,建立了双旋轮筒形件流动旋压成形有限元数值模拟模型,分析了DP800高强钢筒形件流动旋压成形过程的应力应变分布规律,并研究了旋轮成形角、旋轮圆角半径、旋轮进给比和壁厚减薄率4个关键工艺参数对DP800钢筒形件流动旋压力的影响。结果表明:等效应力和等效应变的最大值出现在旋轮与坯料接触区,已成形区域的应力均匀;工件外表面的等效应变均大于工件内表面等效应变,并沿着厚度方向逐渐减小;各旋压分力大小顺序为:径向旋压力轴向旋压力切向旋压力;随着圆角半径、旋轮进给比、壁厚减薄率的增大,各向旋压分力和总旋压力都呈增大趋势;随着成形角的增大,轴向旋压力和切向旋压力呈增大趋势,但径向旋压力和总旋压力呈先减小后增大趋势。     

直壁筒形件凸模支撑渐进成形工艺的数值模拟

以ANSYS/LS-DYNA软件为分析平台,构建了凸模支撑渐进成形过程的有限元模型,成功模拟了用平行直线型路径方案渐进成形直壁筒形件的过程,并通过实验验证了该数值模拟方法的可行性。对数值模拟结果进行后处理得到直壁筒形件的应力应变分布、节点运动以及壁厚的变化规律。结果表明,平行直线型路径方案能够成形出壁厚较为均匀的直壁筒形件,在筒形件口部区域等效应力和等效应变达到最大。     

超薄壁不锈钢波纹管件液压成形工艺研究

为了解决传统拼焊制造超薄壁不锈钢波纹管弹性差、寿命短、易破裂等问题，采用液压成形技术成形超薄壁不锈钢波纹管件。针对超薄壁不锈钢波纹管件截面形状复杂以及管壁易失稳起皱破裂的成形难点，设计了不同的加载路径。利用CATIA进行建模，使用Dynaform有限元分析软件进行数值模拟。基于波纹管成形过程中的波高与壁厚减薄情况研究了模具间隙、预胀形内压和整形压力对成形质量的影响规律。试验结果表明，对于复杂异形截面的填充，管内压强和轴向进给的增大有利于材料流动进入圆角区域以及管坯与模具的贴合。对于内径Φ50 mm,壁厚0.4 mm的复杂截面波纹管，预胀形内压7.5 MPa,整形压力20 MPa,轴向进给为20 mm为最佳参数匹配。开展了相关试验，验证了模拟结果与试验结果相符，获得的波纹管满足尺寸与性能的需求。     

铝合金波纹管无芯模缩径旋压成形机理与规律

针对波纹管现有制造工艺存在焊缝多、周期长、成本高、焊缝区易出现扩展裂纹等缺陷,提出采用无芯模缩颈旋压成形波纹管,并基于ABAQUS/Explicit平台建立了波纹管无芯模缩径旋压的三维弹塑性有限元模型。分析波纹管缩径旋压过程中的应力应变分布规律表明,直壁区与斜壁区相交处的圆角是应力和塑性应变集中区,该圆角区域在旋压过程中易产生厚向过度减薄和拉裂。采用单因素实验设计方法获得了工艺参数对成形质量的影响显著性和影响规律,并实验验证了数值模型结果的可靠性和实用性。结果表明,芯模转速对成形质量影响最大,芯模转速增大时,工件直壁区径向尺寸与波纹中心高度的精度均会变差;旋轮圆角半径对成形质量有一定的影响,较小的旋轮圆角半径无法使材料完全达到塑性状态而产生较大回弹,最终导致较大的几何尺寸精度偏差;而较大的旋轮进给速度容易在旋轮前方产生金属堆积,易使已旋区发生过度减薄从而影响成形质量。     

铝合金异型曲面件液压成形过程(英文)

针对低塑性铝合金的双曲率异型曲面件"落压"导致废品率高、尺寸一致性差、材料内部组织损伤影响疲劳性能等问题,采用液压成形技术对其进行研究。采用数值模拟和实验方法,对液压作用下的拉深过程及变形方式进行分析;探讨成形过程中起皱、破裂等失效形式及其机理,分析液压对缺陷发生区域典型点的应力状态和应力大小的影响。结果表明,避免缺陷的液室压力区间为10～30MPa;根据不同液压加载路径对异型曲面件横纵截面壁厚影响,确定合理的液室压为20MPa。     

曲面件液压成形的计算机模拟与实验研究

为了解决2219合金大尺寸曲面件室温塑性差、成形极限低和容易起皱等问题,采用Abaqus/CAE软件对2219合金搅拌摩擦焊接板胀形进行了计算机模拟,研究了液压压力和热处理对成形零件壁厚分布、应力应变分布的影响。结果表明,随着液压压力的增加,焊接板最小壁厚逐渐降低,最大主应变和胀形高度逐渐增加,且最小壁厚位置也从圆角处过渡至中心处,而最大主应变所在的位置都在圆角处;相比于焊态胀形板,热处理后的最小壁厚有所减小,且胀形高度有所增加;随着液压压力的增加,胀形板的胀形高度呈现逐渐增加的趋势,在液压压力为25 MPa时胀形板在凹模圆角区域发生破裂,与计算机模拟结果相符合,这能为实际胀形过程提供必要参考。     

扭转连接件压胀复合内高压成形工艺优化及试验研究

为获取高疲劳寿命、高生产效率的汽车底盘扭转连接件，针对零件轴线长、截面变化剧烈等问题，制定了压胀复合内高压成形工艺，并采用数值模拟分析了预弯高度、管坯直径和内压力对零件成形质量的影响。通过Box-Behnken Design设计构建了响应面模型，并进行了扭转连接件的压胀复合内高压成形试验。结果表明，模拟结果和试验结果基本吻合，均在预弯高度为24 mm、管坯直径为Φ44.95 mm、内压力为66.14 MPa时成形出合格零件，零件壁厚分布均匀，特征截面质量较好，验证了工艺的可行性和数值模型多目标优化的可靠性。     

GH4169高温合金锥形机匣冷旋成形规律

针对高温合金因室温加工硬化现象严重而导致旋压成形时易产生的破裂、表面波纹等缺陷,以锥形机匣构件为研究对象,探究其冷旋成形规律。基于Simufact平台建立了有限元模型,采用模拟与实验相结合的研究方法,模拟分析了多道次旋压过程中机匣构件等效应力和等效塑性应变的变化规律、壁厚的分布特征及工艺参数(道次间距p、旋轮进给比f、芯模转速n)对旋压件壁厚的影响,揭示了其成形规律。结果表明：工件顶部平板区Ⅰ区的等效应力、等效塑性应变沿径向突变,且边缘在中后期出现一定的应力集中和变形;斜壁区V区的等效应力、等效塑性应变沿轴向分层分布,沿周向分布均匀,且随着旋轮的进给和道次的增加而逐渐增大,最大值均位于工件端部Ⅳ区。斜壁区V区的壁厚总体呈先减小后增大的趋势,中部过度减薄,工件端部Ⅳ区壁厚达到最大值;壁厚均匀性随旋轮进给比和道次间距的增大呈上升趋势,芯模转速对壁厚影响不显著。实验结果与模拟分析一致,验证了模拟研究的可靠性。     

双阶梯无过渡锥角铝合金管件内高压成形研究

采用数值模拟与工艺实验的方法,研究了双阶梯无过渡锥角管件的内高压成形过程。在总轴向进给量与进给压力均为定值条件下,研究了管端左右进给量分配比对成形结果的影响,分析了成形不同阶段管坯的形状变化与壁厚分布,以及管坯不同部位应变在成形极限图上的变化轨迹。结果表明,双阶梯管件左侧与右侧轴向进给量存在合理分配比;无过渡锥角管件易出现折叠现象;双阶梯管件可以通过起皱成形,但皱峰与皱谷的应变路径不同,壁厚变化也不同。     

工艺参数对高强钢锥形件剪切旋压成形质量的影响

为研究高强钢锥形件剪切旋压成形过程中工艺参数对旋压件成形质量的影响规律,选取对剪切旋压成形质量影响最大的进给比和旋轮与芯模之间的间隙偏离率两个工艺参数为研究变量,基于ABAQUS软件建立了DP600高强钢锥形件剪切旋压成形过程的数值模拟模型,并以旋压件的壁厚偏差和圆度作为成形质量评价指标。研究结果表明:锥形剪切旋压件侧壁等效塑性应变沿着厚度方向由内侧往外侧逐渐增大;随着进给比和偏离率的增大,锥形剪切旋压件的壁厚偏差和圆度均先减小后增大,在零偏离率和0.5 mm·r~(-1)的进给比下得到的旋压件尺寸精度最优,并且有限元模拟结果和成形试验结果吻合度良好。     

大长径比不锈钢定子衬套液压成形方法研究

为了满足深部高温地层、地热井等恶劣钻井工况的需要,提出大长径比螺旋曲面等壁厚金属定子衬套与转子啮合的方法。研究了金属定子衬套外高压成形方法。考虑摩擦润滑、管件尺寸、材料性能参数、加载压力和加载路径等参数,建立了大长径比螺旋曲面金属定子衬套外高压数值模型。对金属定子衬套外高压成形过程进行了模拟,提出了"壁厚相对误差、圆角贴模系数、成形质量系数"三项等壁厚金属定子衬套成形质量评价指标。并利用熵权法确定了各个评价指标的权重,获得各内径管件成形质量综合评价值。结果表明:采用外高压成形工艺可以获得大长径比螺旋曲面状金属定子衬套,在给定成形参数下,内径86 mm的管件成形质量最优。     

汽车排气管件内高压成形数值模拟及试验

利用有限元分析软件,对汽车排气管件的压弯和内高压成形过程进行了数值模拟,研究了压弯成形过程中管坯在不同弯曲变形量下的壁厚分布和内高压成形过程中压力加载路径对成形零件壁厚的影响。基于有限元模拟结果,进行了压弯成形和内高压成形实验。结果表明,压弯成形和内高压成形弯曲叠加处最易破裂;通过优化加载路径可避免缺陷,获得壁厚均匀性较好的成形零件;成形实验结果与数值模拟结果一致。     

含硼高强钢带热辊压成形回弹的数值模拟

针对采用含硼高强钢带制造槽形件的回弹与应用问题,设计了一种新的六辊式热辊压成形装置。以2.2mm厚的含硼高强钢带为原料,设定奥氏体化温度为900、910、920℃,穿带速度为750 mm/s,运用ANSYS有限元软件模拟计算了其热辊压成形回弹情况。结果表明,奥氏体化温度对板料热辊压成形回弹影响显著。塑性变形区主要发生在圆角半径较小的圆角处,随着板料成形前奥氏体化温度的升高,板料回弹量呈现减小趋势。900℃奥氏体化温度对应的板料回弹角为8.7°,塑性应变在0.11左右,最大等效应力为589.1 MPa;910℃奥氏体化温度对应的回弹角为7.9°,应变在0.15左右,最大等效应力为584.2 MPa;920℃奥氏体化温度对应的板料回弹角为6.5°,应变在0.16左右,最大等效应力为574.0 MPa。