塑性成形过程反向模拟技术的研究现状与发展趋势

预成形毛坯设计是精密塑性成形工艺的核心环节 ,而反向模拟技术可以实现预成形设计的高效化、数字化和智能化。从基于上限元和基于有限元两方面系统地介绍了国内外反向模拟技术研究进展情况及其技术难点的处理 ,分析了存在的问题 ,指明了发展方向。     

管轴压精密成形过程有限元模拟研究

含有无模约束自由变形的管轴压精密成形易于实现零件精确、高效、低耗和灵活的制造而成为一种有发展前途的先进精密成形工艺。但含有无模约束自由变形的成形过程变形机理复杂,影响参数多,难以用解析的方法进行准确描述。因此,有必要开展管轴压精密成形过程的有限元模拟研究。在分析了无模约束自由变形模式的基础上,对有限无模拟的关键技术问题进行了处理,建立了该过程的刚塑性有限元分析模型,进而开发了有限元数值模拟系统,试验研究表明所开发的分析软件是可靠实用的。该系统为系统深入地研究管轴压精密成形过程中无模约束自由变形机理和成形规律提供了有效的手段。     

反向模拟基本技术及其在精密锻造中的应用

介绍用上限元法进行反向模拟的基本技术和“先内后外”的精密模锻设计，以及采用以上技术以上对生产锻件进行模拟设计的成功实例。     

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。     

基于有限元逆算法的钣金展开设计

主要讨论了用有限元逆算法进行钣金展开计算的方法，并用方盒和叶片的展开设计算例验证了这种方法的有效性。同其它的展开算法相比，有限元逆算法是一种计算精度较高，计算时间短的数值模拟工具。     

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。     

外凸台内齿圈精密成型有限元数值模拟

对外凸台内齿圈件及模具建立了弹塑性有限元模型,分析了零件加工工序过程。构建了相关有限元力学模型,采用数值模拟方法分析了外凸台内齿圈件冷挤压成型过程,研究了成型过程中的相关关键技术,得出了成形过程中的挤压力、速度、应变场及材料充填的变化规律。较好地预测了成形过程中可能产生的缺陷。通过试验研究发现仿真结果和实际符合很好。数值模拟研究成果对冷挤压成形仿真以及塑性成形工艺控制和模具结构优化设计具有指导意义。     

刚塑性成形模拟中有限元和无网格迦辽金法的自动耦合算法

利用有限元法分析金属的刚塑性问题时,在变形的高梯度区域单元容易严重畸变,这极大地降低了分析精度.在刚塑性有限元方法的框架中,文中根据计算增量步的网格质量,提出金属刚塑性有限元和无网格迦辽金法的自动耦合算法,在单元严重畸变的区域转换为无网格迦辽金法进行计算.数值实例表明:算法在很大程度上既保持了有限元法的计算效率,又能够...     

基于有限元逆向模拟技术的预成形模具设计

介绍了基于刚一粘塑性有限元方法的正向和逆向模拟技术,并将该技术应用于链轨节锻件的复杂锻造工艺的预成形设计,实现了从理想形状的终锻件设计预成形件和预成形模具的目标。所设计的预成形件和预成形模具降低了终锻模具的磨损,提高了材料的利用率,保障了预成形件在后续模具中的定位稳定性,井应用于生产实际,取得了较好的经济效益。     

汽车发电机磁极精锻成形三维有限元模拟和工艺优化

简述了汽车发电机磁极几种典型成形工艺。基于Abaqus通用有限元软件,应用三维刚粘塑性有限元显式算法对磁极精锻成形过程进行了模拟分析,得出了变形中材料的流动状态和等效塑性应变分布规律。根据有限元模拟分析结果对磁极精锻成形工艺参数、模具结构进行了优化设计,并进行了磁极精锻成形工艺试验。试验验证了有限元模拟分析结果,并精锻成形出合格的汽车发电机磁极产品。     

双联齿轮精锻成形工艺及数值模拟分析

针对双联齿轮的结构特点,提出了两种双联齿轮成形工艺,设计了坯料的合理形状,建立了三维有限元分析模型。通过工艺分析和不同工艺条件下的材料流动过程三维有限元动态仿真,研究了变形全过程的材料塑性变形行为、流动规律、几何尺寸变化以及成形件几何质量和缺陷等。对比有限元模拟结果发现:闭式模锻工艺齿形填充较差,产生折叠缺陷或充不满现象;挤压成形工艺齿形填充良好,是双联齿轮精锻成形的优选方案。研究结果为双联齿轮成形工艺实用化研究提供了理论指导或技术支持。     

轴径零件温-冷精锻综合成形工艺及有限元仿真

温 -冷精锻综合成形是一种先进的金属塑性加工工艺 ,近年来在汽车工业中得到了广泛应用 ,并有取代传统的热锻成形的趋势。汽车后轴径是汽车工业中的典型锻件。本文分析了该零件的精锻加工特性 ,建立了其温 -冷精锻成形的有限元模型 ,根据有限元仿真结果确定了该零件的温 -冷精锻综合成形工艺的参数     

基于刚粘塑性有限元模拟的汽轮机叶轮模锻的预成形优化

针对汽轮机叶轮模锻的预成形设计,本文建立了以打击能耗最低和模具作用载荷最小为目标函数,以完全填充为约束条件,以坯料初始高径比为优化变量的预成形坯料优化方案。利用刚粘塑性有限元方法模拟汽轮机叶轮等温模锻成形过程,具体分析了不同坯料初始高径比对成形载荷、塑性应变能以及分流面的影响。数值模拟结果表明获得的预成形H/D最佳尺寸可明显减少模锻锤击次数和模具磨损。所提出的有限元模拟预成形优化方法十分有效,克服了以往凭经验设计的弊端。     

直齿圆柱齿轮精锻成形过程数值模拟及参数分析

采用三维有限元数值模拟方法分析了直齿圆柱齿轮的精锻成形过程，选择模拟表面单元数、加载步长、模数、齿数、齿轮高度等参数进行了多次模拟分析，根据模拟结果对比分析了以上诸参数对成形工艺的影响。确定了适宜的表面单元数目和加载步长值，较好地满足了模拟的需要。从数值模拟结果分析可知，在齿轮其他参数不变的情况下，锻造载荷随模数和齿数的增加而增加，模数的变化对载荷的影响显著；在对高度不同的齿轮成形过程的模拟分析中发现，在成形的初始阶段，高度越小载荷越大，在填充终了阶段，随高度增加载荷稍有增加。     

基于有限元的锻件变形力优化设计

以降低锻件变形力为优化设计目标,采用刚粘塑性有限元法,对锻造预成形优化设计进行了研究。给出了优化设计的目标函数,确定了优化设计的设计变量和优化设计方法,采用FORTRAN语言编制了相应的优化设计程序,并对一典型的轴对称H形锻件进行了优化设计,给出了优化设计的结果。结果表明,经过优化,锻件的变形力明显降低。     

橡皮成形的有限元模拟

应用非线性有限元分析软件MSC.Marc对侧压块凸弯边橡皮成形进行模拟,分析和预示起皱的原因,研究了侧压块对橡皮成形的影响,得出了侧压块设计的一些规律,为凸弯边橡皮成形侧压块的设计提供了有用的参数,同时也表明数值模拟的可行性与科学性。     

销类件摆辗精密成形及三维有限元模拟

介绍销类件冷拔摆辗精密成形工艺,对工艺参数的确定、产品质量和变形机理的有限元模拟等问题进行了研究。实验表明采用摆辗工艺生产销类件,金属流线不被破坏,表面硬度略有升高,尺寸精度和表面粗糙度达到有关标准要求,综合机械性能有所提高,是一种先进的销类件精密成形工艺。采用三维有限元模拟摆辗变形过程,可以获得接触区和工件内部应力应力场等信息,为控制变形过程,保证产品质量提供理论依据。     

前轴精辊制坯过程的热力耦合有限元分析

采用有限元软件Deform_3D,通过三维刚塑性热力耦合有限元方法模拟汽车前轴精制坯辊锻成形过程,分析了三道次辊锻过程中坯料的金属流动、温度场、模具受载情况,并将模拟得到的辊锻件与试验生产的辊锻件进行对照,结果一致,为进一步掌握前轴精密制坯辊锻成形机理、制订合理的工艺参数提供了可靠的理论依据.     

麻花钻钻削过程的有限元动态仿真

孔钻削加工是一种常见且非常重要的金属加工工艺,麻花钻是钻孔加工中最普通的加工工具,文章用有限元方法模拟了麻花钻的钻孔加工过程进而分析预测了加工工艺中的部分结果和影响因素。应用的有限元仿真软件是DEFORM-3D。论文中动态模拟了麻花钻钻孔中切屑成形过程,工件采用了刚塑性材料模型,而刀具采用的是考虑温度变化的刚性材料模型,获得了麻花钻钻削加工过程中的连续切屑,分析预测了加工过程中工件的应力、温度分布以及刀具所受的扭矩。