微型弯曲模制造

随着微机电系统技术的发展对微型制件需求的不断增长,以传统的微细加工方法成形微小制件难以满足微系统的应用要求,而用微型模具成形微小制件,具有生产效率高、制件质量稳定等优点,成为微成形加工领域的重要工艺发展方向。研究对实验所用的微型弯曲模进行了总体结构设计,得到了模具的装配图和零件图。在分析微细加工方法的技术特点的基础上采用微机械加工法加工模具,并在万能试验机上进行试验,试验表明,所冲制的弯曲件符合要求。     

微观复合造型模具表面板料成形流动性能研究

通过在传统模具表面进行激光微造型及毛化处理,有效地控制模具表面不同区域的摩擦状态,从而改善板料成形中模具表面的摩擦性能,提高模具的寿命和成形性能.通过方盒件成形过程的数值模拟,根据方盒件拉深后网格变形的测量结果,分析板料成形中激光微造型模具对凸缘面和盒底材料流动影响特点,揭示了区域性摩擦特性对危险区域板料拉裂和起皱成形失稳的影响.模拟分析表明,根据材料流动规律合理地实施规范化表面局部微造型,可使方盒件拉深成形性能进一步提高.     

激光间接冲击下钛箔的微成形特性

采用具有高应变率加载特征的激光驱动飞片间接冲击微成形技术对钛箔进行了微成形实验,以解决难成形材料的微塑性成形问题。从飞片完整性、工件贴模性以及厚度减薄率等方面探究了该工艺的成形性能。实验中采用微细电火花和曲面研磨技术制造微模具,材料为AISI 1090模具钢,飞片为20μm的钛箔,成形工件为35μm的钛箔。通过KEYENCE VHX-1000C超景深显微系统对飞片和工件进行了观测和分析,结果显示:飞片具有较好的完整性,能够提供均匀的冲击压力;成形后的工件具有良好的表面质量和贴模性。借助冷镶嵌工艺测量了工件的厚度分布,分析了工件厚度减薄率,其最大值为19.8%,最小值为2%,显示工件的厚度分布比较均匀。研究表明:激光间接冲击微成形技术对于难成形材料具有良好的成形效果并且能有效抑制厚度减薄。     

微结构与微型零件的微注射成形

设计并制作了微注射成形模具，采用光刻、离子蚀刻工艺相结合在硅片上制得了微零件型腔、流道及浇口。利用该模具在微型注射机上进行了聚丙烯微注射成形实验，注射成形了微结构零件及独立的微型零件，其中最小微结构部分是直径50μm的微圆柱，最小独立的微型零件是直径300μm、厚300μm的微圆片。分析了模具温度、注射压力及保压时间对微注射成形的影响，其中模具温度影响最大，注射压力、保压时间的影响次之。     

激光辅助加热微器件弯曲研究

在总结了国内外近十多年来微弯曲成形研究现状基础上,提出了基于激光辅助加热的微器件弯曲成形方法,将激光直接加载于难成形的微小工件材料表面,利用激光热作用对工件非接触式加热和热传导,使成形区域温度瞬时达到成形温度,然后通过微弯曲模具对工件施加载荷,实现微弯曲成形,解决了常规的微弯曲方法难以成形的复杂微器件以及难成形材料的成形问题,并采用激光束对工件前后两侧同时加热的方法解决工件加热不均匀问题,设计了激光辅助加热微器件弯曲系统,可以实现微器件的低成本批量化生产.     

高速轴承保持架用聚醚醚酮复合材料成形工艺

从材料选取,温度控制及模具的材料和结构设计等方面介绍了聚醚醚酮复合材料的成形工艺,并对制品性能进行了试验分析.结果表明,采用此工艺注塑的保持架毛坯材料的各项指标均达到了使用要求.     

多孔模具静液挤压镁合金棒材影响因素分析

采用DEFORM-3D有限元软件分析了两孔、三孔及四孔模具静液挤压镁合金棒材的过程。通过MSC.MARC软件对多孔模具的刚强度进行分析。在此基础上,进一步分析了四孔模具的结构设计对成形的影响。结合正交试验方法分析模孔位置、模具类型、定径带长度及模具温度对挤压力和出口流速均匀性的影响。选择较优的结构设计方案实现多孔模具棒材的成形过程分析。     

汽车钢质同步环精密成形与实验研究

对汽车钢质同步环的成形过程进行了计算机模拟,分析了不同阶段材料的流动情况及模具结构与坯料尺寸对成形质量的影响,同时对同步环模具的失效形式进行分析,指出模具表层温度升高是造成模具失效的主要原因。为提高模具使用寿命与产品成形性能,对成形工艺进行了改进。结果表明:模拟结果与实际生产相符,大大缩短了同步环的开发周期;采用热锻+温整复合成形工艺后,齿形的充填更加饱满,模具受力状况得到了改善,使用寿命得到了一定的提高。     

软包锂电池电芯封装铝塑膜外壳拉深工艺

通过拉深试验对铝塑膜材料特性进行分析,在DYNAFORM软件中定义铝塑膜材料属性并进行仿真试验。结合单因素试验和正交试验对影响铝塑膜拉深成形性能的各工艺参数进行显著性分析,采用响应曲面法、拉丁超立方试验设计和多目标粒子群优化算法相结合的方法对影响铝塑膜成形性能显著的参数（如压边力、模具圆角半径、摩擦因数和拉深速度）进行优化,优化后的铝塑膜拉深成形时,其壳体最薄处厚度为55 μm。试验验证了铝塑膜拉深成形工艺优化的结果可行。     

筒形件颗粒软凹模拉深成形试验研究

分析了颗粒软凹模成形的工艺特点,设计了筒形件颗粒软凹模拉深成形试验模具,对筒形件颗粒软凹模拉深成形进行了试验研究,成形出了质量良好的圆筒零件.颗粒软凹模拉深成形零件各部分的厚度均减小,而且随着拉深高度的增加,减薄量增大.与刚性模具拉深工艺相比,该工艺可有效提高板材的拉深成形极限.颗粒软凹模拉深成形和刚性模具拉深筒形件各部位表面微观形貌的对比分析表明:颗粒软凹模成形可抑制凸模圆角区域微裂纹的产生.     

Material characterization of Inconel 718 from free bulging test at high temperature

Macroscopic superplastic behavior of metallic or non metallic materials is usually represented by the strain-rate sensitivity, and it can be determined by tensile tests in uniaxial stress state and bulging tests in multi axial stress state, which is the actual hot forming process. And macroscopic behavior of Non-SPF grade materials could be described in a similar way as that of superplastic materials, including strain hardening, cavity and so on. In this study, the material characterization of non-SPF grade Inconel 718 has been carried out to determine the material parameters for flow stress throughout free bulging test under constant temperature. The measured height of bulged plate during the test was used for estimation of strain-rate sensitivity, strain-hardening index and cavity volume fraction with the help of numerical analysis. The bulged height obtained from the simulation showed good agreement with the experimental findings. The effects of strain-hardening and cavity volume fraction factor for flow stress were also compared.     

Analysis of forming limit diagram for superplastic materials

Superplastic materials show very large tensile elongation (in excess of 5000%) even if they are lowly stressed. Superplastic forming is carried out at high temperatures and relatively low strain rates. In order to control the industrial forming processes, the difficulty in predicting the failure strain of superplastic materials is main problem faced by technologists. In this paper, limit strain for superplastic materials were investigated under biaxial tension using the finite element method (FEM). To validate the results biaxial tension tests have been conducted using a fine-grained Pb-Sn alloy that shows superplastic properties at room temperature. The superplastic sheet was deformed using an experimental apparatus with dies of aspect ratios of 1:1, 15:11, 5:3 and 5:2.     

LC4铝合金尾翼超塑成形的研究

在对供应状态ＬＣ４－ＣＳ超硬铝合金进行超塑性试验研究基础上，对一种ＬＣ４铝合金尾翼零件进行超塑挤压成形试验研究，制出了合格的尾翼产品。     

基于BP神经网络的TC4钛合金超塑性变形后组织及性能预测研究

分别用Visual Fortran语言和MATLAB软件建立了TC4钛合金超塑性变形时变形参数与其力学性能和晶粒尺寸之间的BP神经N络模型，通过用较少的力学性能和晶粒尺寸的试验数据进行训练，进而对其性能进行预测。结果表明，BP神经网络用于材料超塑性变形后的力学性能及晶粒尺寸预测是可行的，其预测误差小于7%。     

铝合金夹层结构超塑成形过程的有限元模拟

应用有限元软件Marc对5083铝合金空心夹层结构的超塑成形过程进行了数值模拟.通过模拟预测了成形件的壁厚分布情况,并获得优化的压力-时间曲线,为后续试验的成形气压控制提供了参考依据.     

Modelling grain growth evolution and necking in superplastic blow-forming

A stability analysis is carried out to investigate necking in superplastic materials characterised by the sinh-law constitutive equation . The effects of load and the strain rate sensitivity parameter β on necking are quantitatively studied and a necking map is obtained for conditions of uniaxial loading. Finite element simulations of a superplastic blow-forming process are carried out in order to investigate both non-uniform thinning and grain size distribution which result from the use of the sinh-law constitutive equation. The pressure cycle required to ensure a target maximum strain rate is not exceeded in the material is obtained. The effects of strain rate and the magnitude of the parameter β on the grain size and through-thickness strain distributions for the formed part are investigated.     

基于包辛格效应的回弹仿真分析

金属材料在一个方向上的应变硬化降低了反方向的屈服强度,材料包辛格效应的存在对车身成形仿真精度产生了重要影响,尤其现今高强钢和铝合金的大量应用,使车身成形件的回弹问题日益突出,车身模具制造对有限元回弹预测的准确性提出更高的要求。为了提高回弹的仿真精度有必要对材料的包辛格效应进行研究,利用一套夹具对DC06和DP600两种材料的薄板进行拉伸压缩试验,获得不同预应变下的位移加载曲线,通过拉伸压缩试验结果与仿真结果的对比分析,得到能反映材料包辛格效应的非线性混合硬化模型材料参数。开展U形件成形试验,并建立试验的仿真模型,计算DC06和DP600薄板的U形件成形回弹量,分析等向强化、混合强化和随动强化本构模型对回弹预测精度的影响,针对回弹仿真结果和试验结果的差别,对影响仿真精度的材料模型因素进行分析。结果表明,DC06和DP600的包辛格效应大小存在差别,考虑包辛格效应有助于回弹仿真精度的提高,但小曲率弯曲成形回弹计算对材料本构模型的敏感性,限制了回弹仿真精度的提高。     

板料超塑胀形过程仿真及其应用

板料超塑胀形通常需要高温密闭环境,测试分析困难。本文在刚粘塑性有限元法的基础上开发了超塑胀形计算机仿真系统。应用仿真系统可对材料变形过程进行动态仿真,预测成形件壁厚分布,优化确定成形压力 时间曲线,为成形工艺设计提供有效分析工具。文中给出了“碗”形零件气压胀形仿真实例。     

基于连续介质损伤力学的7075铝合金高温成形极限理论预测与数值仿真

开展7075铝合金高温单向拉伸试验和成形极限试验,获得了不同温度和应变率的应力-应变曲线和成形极限曲线。结果表明,在较高的温度和应变率时7075铝合金的强度减小、成形性提高。为描述7075铝合金高温损伤演化过程,提出一种改进的连续介质损伤模型,并建立了耦合损伤的多轴统一黏塑性本构模型。基于试验结果,运用NSGAII遗传算法标定了模型中的参数,标定后的本构模型可以很好地预测7075铝合金的高温热力行为和极限应变。通过有限元软件Abaqus的用户材料子程序VUMAT,该本构模型被编入到Abaqus软件中进行数值仿真计算。结果表明,仿真获得的成形极限曲线和应变场分布与试验和理论结果吻合度好,进一步证明了所建立的耦合损伤的多轴本构模型的正确性及其在高温成形极限有限元仿真中的适用性。     

基于全局优化算法的超塑性本构模型参数的识别

考虑晶粒长大的超塑性本构模型能否成功模拟成形过程依赖于参数选取的好坏,由于该模型涉及多个物理过程且每个过程都很难同其他过程区别开来,同时模型中包含多个材料参数,因此很难通过试验直接识别模型中的材料参数。模型中材料参数通过反分析方法进行。给出需要识别参数的超塑性本构模型,以使晶粒尺寸—时间关系和应力—应变关系计算值和试验值差值的加权平方和最小化为目标,构造目标函数;基于参数物理意义和数值结果给出参数取值范围。基于目标函数特性构造一全局优化算法,该算法吸收遗传算法能进行全局搜索的优点和Levenberg-Marquardt算法和增广Gauss-Newton算法收敛速度比较快的优点。针对某些参数取值范围比较大的特点,设计出同时使用指数编码和传统实型编码的混合编码的遗传算子。最后以Ti-6Al-4V为例,应用构造的算法识别超塑性本构模型中的材料参数,计算结果和试验结果符合较好。