Numerical modeling and deformation analysis for electromagnetically assisted deep drawing of AA5052 sheet

Electromagnetic forming(EMF) is a high-velocity manufacturing technique which uses electromagnetic (Lorentz) body forces to shape sheet metal parts. One of the several advantages of EMF is the considerable ductility increase observed in several metals, with aluminum featuring prominently among them. Electromagnetically assisted sheet metal stamping(EMAS) is an innovative hybrid sheet metal processing technique that combines EMF into traditional stamping. To evaluate the efficiency of this technique, an experimental scheme of EMAS was established according to the conventional stamping of cylindrical parts from aluminum and the formability encountered was discussed. Furthermore, a “multi-step, loose coupling” numerical scheme was proposed to investigate the deformation behaviors based on the ANSYS Multiphysics/LS-DYNA platform through establishing user-defined subroutines. The results show that electromagnetically assisted deep drawing can remarkably improve the formability of aluminum cylindrical parts. The proposed numerical scheme can successfully simulate the related Stamping-EMF process, and the deformation characteristics of sheet metal reflect experimental results. The predicted results are also validated with the profiles of the deformed sheets in experiments.     

6061铝合金板材冲压成形性能研究

通过杯突试验和拉深试验研究了6061铝合金板材的基本冲压性能,并以某汽车零件为研究对象,通过有限元模拟和实物冲压,分析了铝合金板材的冲压成形性能。结果表明,6061铝合金板材具有较小的杯突值,明显的凸耳现象,6061铝合金板材的冲压成形性能不佳;然后利用有限元模拟和实物冲压的对比试验,为铝合金板材的冲压成形工艺的制定提供参考依据。     

板料拉延中的润滑

论述了板料拉延成形时的摩擦、磨损特征和润滑机理 ,探讨了拉延时润滑油的使用问题 ,为生产实际中润滑油的选择提供了理论根据和实用参考。     

多道次拉深中间构型对成形影响的研究

钣金件多道次拉深中间构型的确定是塑性成形领域的一个难题.针对中间构型对多道次成形的影响,以轴对称盒形件为成形对象,采用试验方法进行了研究.试验设计了两种不同的中间构型,通过网格法研究在第1道次和第2道次中应变的分布规律;通过成形极限图研究两种中间构型第1道次和第2道次的成形性.试验结果表明,轴对称零件多道次成形在第2道次的成形中,底部成形近似为局部成形,容易在底部产生较大的拉伸应变,造成破裂缺陷,设计中间构型的底部应尽量与零件近似;第1道次和第2道次中沿母线方向的应变均为拉伸应变,自零件口部向零件底部周向的应变由压应变逐渐过渡到拉伸应变,以压应变为主,破裂一般发生在拉伸应变区.     

3104铝板织构对r值及深冲性能的影响

以德国Hydro公司3104成品铝板为实验材料检测了铝板织构及板材塑性应变比r值。由板材织构基于Sachs模型和反应应力模型计算了铝板的工程r值及φ2=65°ODF截面的不同取向晶粒的r值。结果表明,立方织构及立方织构与S织构之间的过渡织构有较高的r0,而S织构的r45值较高,立方织构、S织构和它们之间的过渡织构都有较高的r90值,此3种织构组分造成3104板材r90值最高。增强过渡织构可同时提高r0和r90值。最佳的立方织构、S织构和过渡织构的体积配比,就有可能获得最小的深冲制耳,从而显著提高3104铝板的深冲性能及成材率。     

板料拉深成形过程中的变压边力技术

压边力是板料成形过程中的重要参数之一。在概述压边力在生产中的主要用途和意义的基础上，从压边力的加载模式、理论模型、实验研究变压边力技术与拉延筋、人工智能技术的交叉应用等方面，比较全面的综述了压边力技术的研究现状及存在问题，并探讨压边力技术的研究方向。     

CSP卷取温度对冷轧深冲钢板的影响

研究了热轧卷取温度对CSP(compact strip production)冷轧深冲板的性能、组织和织构的影响。CSP热轧板组织主要为多边形铁素体,随卷取温度降低,晶粒尺寸略有减小。660℃和680℃卷取的成品冷轧板组织为等轴晶粒,卷取温度不超过600℃时则以"饼型"晶粒为主。力学性能测试表明,低于600℃卷取的成品板屈服强度和抗拉强度较低,其加权平均塑性应变比(rm)可达到1.80以上,伸长率超过49%。随卷取温度升高,成品板的{001}〈110〉和{110}〈110〉织构的取向分布密度逐渐升高,{111}织构取向分布密度先升高后降低,{111}〈110〉和{111}〈112〉织构取向分布密度差值也是先升后降。     

Simultaneous stretch forming and deep drawing in axisymmetrical sheet forming

From the product point of view, the onset of a visible neck during sheet metal forming sets the limit to which a blank material can be formed. In any forming process, the blank material is subjected to deformations that are mixtures of typical stretch forming and typical deep drawing, interlaced in an intricated manner with the progression of forming. Through varying forming parameters such as blank size, tool profile and blank-holding force, this paper explores the complex relationship between the mixture and the overall formability of sheet metal.     

板料成形过程中工艺辅助面的设计与优化(英文)

板料成形过程中工艺辅助面对成形件质量有着重要意义 ,但其设计非常费时 ,并且需要根据实验和数值模拟不断修正。本文提出一种工艺辅助面设计优化的方法。根据预期的工件形状 ,CAD软件会自动生成具有一阶连续的工艺辅助面。这些辅助面由 4个几何参数确定并且在随后的优化中将其作为设计变量。有限元网格划分在有用工件和初始辅助面上 ,在优化过程中将这些网格映射到改变了的工艺辅助面上而不需要重新划分网格。优化过程中采用可行域二次序列规划算法 (FSQP) ,并采用两个目标函数 :第一个是厚度函数 ,以使工件厚度变化最小 ;第二个是表面质量目标函数 ,以避免工件外表面的擦伤。FSQP算法和我们的快速逆法成形求解器相结合而得到一个高效的优化程序。本文提出的辅助面设计优化方法在方盒件和减震器罩上得到了成功的应用。     

拉深筋对板料拉深成形的影响

分析了拉深筋对板料拉深成形的影响机理和作用,提出拉深筋的基本设置原则,阐述设计其几何参数时应考虑的因素。结合汽车挡泥板的成形过程,利用有限元软件Dynaform分别模拟了无拉深筋、有整体拉深筋和局部拉深筋时挡泥板的成形过程。模拟结果证明,合理的拉深筋参数和布局能够有效地解决成形件的起皱和破裂问题,提高板料拉深成形质量。     

板液压成形及无模充液拉深技术

板液压成形技术是液压成形技术中重要的一类 ,广泛地应用于宇航、汽车等工业领域。近年来由于新材料和复杂几何形状零件的不断出现 ,更加突出此种技术的关键性。本文就板液压成形技术原理、数值模拟技术和分类进行了研究 ,探讨了此种技术将来的发展 ,介绍了基于板液压成形技术的无模充液拉深技术 ,利用实验和数值模拟技术对此技术进行了分析 ,验证了此项技术的可行性 ,并取得了较好的结果     

板材拉深成形智能化控制过程中摩擦系数的识别

提出在板材拉深成形过程中确定摩擦系数的一种新方法。在阐述解析法描述摩擦系数的基础上,利用人工神经网络来实现对摩擦系数的识别,以便根据摩擦系数的波动,随时调整控制参数,以最佳的工艺参数来完成板材拉深成形的智能化控制过程。     

Deformation behaviors of magnesium alloy AZ31 sheet in cold deep drawing

To investigate how the popular magnesium alloy AZ31 sheet （aluminum 3%, zinc 1%） behaves in cold working, deep drawing experiments at room temperature, along with finite element（FE） simulation, were performed on the cold forming sheet of the AZ31 alloy after being annealed under various conditions. The activities were focused on the fracture pattern, limit drawing ratio（LDR）, deformation load, thickness distribution, anisotropic effect, as well as the influences of the annealing conditions and tool configuration on them. The results display that punch shoulder radius instead of die clearance, has much influence on the thickness distribution. The anisotropy is remarkable in cold working, which adversely impacts the LDR. The fracture often happens on the side wall at an angle to axis of the deformed specimen. The results also imply that the LDR for the material under present experimental conditions is 1.72, and annealing the material at 450 ℃ for 1 h may be preferable for the cold deep drawing.     

冷轧深冲板制耳率的试验

对DC01、DC05、DC06和B180H2的冷轧深冲板进行单向拉伸试验和制耳试验。单向拉伸试验获得了这些材料的屈服强度、抗拉强度、硬化指数、塑性应变比等力学性能参数;制耳试验得到了不同变形程度下冲杯的制耳高度和制耳率,分析了拉深系数、硬化指数、拉深次数与制耳率的关系;并进一步验算了相关材料在轴对称拉深过程中的修边余量。     

板料各向异性对拉深成形型面接触应力的影响

针对板料冲压过程中的接触应力过大和分布不均导致模具的局部过早磨损问题,以典型的杯形件拉深成形过程为研究对象,研究板料的厚向异性指数R-和板平面各向异性度ΔR对接触应力的影响。推导了凹模圆角部位的接触应力计算式,分析了接触应力与R-和径向应力分布的关系;利用有限元法分别研究了各向同性板料、厚向异性板料、平面异性板料的接触应力在模具型面上的分布特征。理论计算与有限元模拟结果相吻合,研究表明,接触应力大小与R-成反比且其分布规律与板平面各向异性度有关,当ΔR0时,接触应力在轧制方向最大,当ΔR0时,接触应力在轧制方向最小。     

超薄板料多次拉深成形数值模拟关键问题处理

针对超薄板料多次拉深数值模拟中出现的网格翘曲和质量增大过大问题,从有限元理论基础和材料厚度的特点出发,指出薄板多次拉深成形仿真过程中应注意的几个关键技术问题:单元大小、单元法向之间夹角、单元厚度、质量缩放因子.并通过钢笔外壳多次拉深实例说明,及时修改自适应划分网格参数可以避免网格翘曲,随着网格变小要相应调整质量缩放因子以降低虚拟惯性力.     

深冲钢板的织构及塑性应变比r值的模型计算

检测了无间隙原子钢(IF钢)板的织构及板材与轧向夹角为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°的r值。模拟计算了Sachs模型和反应应力模型在体心立方结构12个{011}<111>滑移系开动情况下的拉伸变形规律。基于两个变形模型和板材的织构信息,计算了板材与轧向不同夹角时的r值。对不同模型的计算值与实测值进行了比较,分析了误差产生的原因。     

AA6016铝合金热处理及拉深成形工艺研究

以AA6016变形铝合金为研究对象,对其采取了不同的热处理,得出冲压成形性能最佳的固溶和时效处理方式,并研究了拉深速度和压边力等工艺参数对板料成形性能的影响。结果表明,AA6016铝合金冲压成形性能最佳热处理方式为540℃保温40 min的固溶处理及160℃预时效10 min处理,可提高其成形极限,改善AA6016铝合金的成形性能;室温拉深时当拉深速度为3 mm·min-1,压边力大小为1.2 N·mm-2时,拉深成形性能良好,可以得到极限拉深比为1.7,为AA6016铝合金在汽车车身方面的应用提供了理论依据。     

SiC_p/2024Al复合材料板材脉冲电流辅助拉深成形

为解决颗粒增强铝基复合材料塑性加工困难的问题,采用脉冲电流辅助热拉深成形工艺。利用脉冲电流产生的焦耳热效应加热坯料,加热速度快、效率高,极大减少了坯料在加热过程中的热损耗。脉冲电流密度达到21.7A.mm-2时,坯料温度达到成形温度400℃。同时,铜电极和坯料之间安装的高电阻、低热传导率的不锈钢隔热片,有效地减小了坯料与电极间的热传导,提高了坯料的温度场分布均匀性。成形的工件表面质量光滑、形状精确、厚度均匀、无明显划伤和褶皱,圆角处无显微裂纹出现,尺寸精度达到±0.2mm。脉冲电流辅助热拉深成形工艺为SiCp/2024Al复合材料板材的塑性加工提供了一种高效、节能的绿色工艺方法。