管筒形零件机械扩径工艺过程的多目标优化

管筒形零件的机械扩径成形过程是一个与管坯规格、管坯形状、材料性能、摩擦条件、变形程度、模具直径及其边缘圆角半径等诸多因素相关的塑性变形过程,其最终制品的尺寸和形状精度取决于这些参数的综合影响。在生产实际中,如何根据用户对制品尺寸与形状的精度要求来确定管坯规格、变形程度、模具尺寸等主要工艺参数,是机械扩径工艺设计的一个重要内容。它可以被抽象为一个在满足制品尺寸和形状精度要求条件下,寻求管坯规格等上述主要工艺参数最优组合的多目标优化问题。文章基于MSC.Marc非线性有限元分析软件和遗传优化算法,采用Python语言设计了基于加权组合法的遗传算法程序,实现了在多目标条件下对管筒形零件机械扩径成形工艺参数的优化。     

基于BP神经网络的机械扩径工艺参数预测方法

文章给出了一种基于BP神经网络建立管筒形零件机械扩径工艺参数与成形精度控制参数间的映射关系,并将其嵌入遗传算法以实现工艺参数优化的机械扩径工艺参数预测方法。所涉及的工艺参数包括扩径率、管坯横断面圆度和模具外径与制品内径之比;成形精度控制参数包括制品外径及其横断面圆度误差。该方法能够很好地预测材质为X52、规格为(406mm～720mm)×9mm的管线钢管机械扩径的工艺参数,并给出一个满足其成形精度要求的最佳工艺参数组合。     

扩径模具直径对成形件品质的影响

机械扩径是制造管筒形零件的一种精密成形方法。扩径时 ,筒形件的变形、应力应变分布以及成形件的轮廓形状、壁厚变化都具有明显的局部特征。这些特征不仅与毛坯断面的形状误差有关 ,而且还与模具的分瓣结构及其结构参数密切相关。由于以前缺乏对机械扩径过程的深入研究 ,所以对这些变形特征和规律的认识也欠深刻。作者通过有限元数值模拟和实验方法 ,系统地分析了扩径模具的结构参数与成形件品质之间的关系。本文专门论述了机械扩径模具直径对成形件品质的影响 ,提出了相对凸模半径的概念 ,系统分析了它对变形分布、成形件轮廓形状、椭圆度和壁厚的影响。研究结果表明 ,成形件的横断面轮廓形状与相对凸模半径有关 ;最大塑性等效应变是相对凸模半径的递增函数 ;椭圆度随相对凸模半径的增加而减小。基于研究结果 ,本文给出了相对凸模半径的设计原则。     

模具扇形角对机械扩径成形过程的影响

同其它模具成形技术一样 ,在管线钢管的机械扩径工艺中 ,扩径模具工作部分的形状与尺寸 ,对成形过程具有重要影响。深入了解这两者之间的内在关系 ,是研究管线钢管机械扩径工艺的关键所在。本文运用大变形弹塑性有限元分析软件MARC ,对管线钢管机械扩径过程进行了数值模拟 ,着重分析了扩径模具的扇形角对扩径过程的影响 ,得到了一些有益的结论     

筒形零件在机械扩径过程中的回弹预测方法

针对筒形零件的机械扩径问题,通过对力学模型的简化,导出了零件的回弹变形与材料的屈服强度、弹性模量、泊松比以及相对壁厚之间的近似关系,建立了一种可以用于预测筒形零件在机械扩径过程中回弹变形的近似方法。MSC.Marc模拟结果表明,预测结果与模拟结果接近,预测方法具有一定的工程实用价值。     

扩径模具形状参数对制品质量的影响

机械扩径模具是一种分瓣的扇形结构。受模具形状参数的影响 ,筒形件制品的轮廓形状和壁厚分布以及与其质量相关的塑性变形都表现出不同程度的局部特征。这些局部特征不仅难以通过理论解析予以揭示 ,而且也不便于通过实验进行定性和定量分析。然而关于模具形状参数对制品质量影响规律的描述 ,对机械扩径技术的研发具有至关重要的作用。因此本文通过数值模拟方法 ,分析了模具边缘圆角半径和尾部形状参数对制品质量的影响规律 ,讨论了这些参数与制品轮廓形状、椭圆度和壁厚分布之间的关系 ,为扩径模具的设计提供了理论依据。     

阶梯形壳体零件挤压工艺优化

多阶梯形壳体零件是多种复杂形状的组合,由于结构上的特点,使得其成形过程涉及的工艺参数多、材料流动趋向复杂.以铌质多阶梯管状零件为例,采用美国大型有限元软件Msc.Marc结合正交实验方法对多阶梯管状零件的挤压成形过程进行了有限元数值模拟,分析了采用不同形状坯料对模具受力的影响及常规设计方法中出现的问题,提出优化的过渡模具型面并用数值实验验证,计算结果表明采用优化的参数,零件可以很好的成形,从而得到该零件合适的挤压成形工艺和优化的工艺参数.在数值计算中,引入正交试验的设计方法,显著提高了有限元模拟的效率,大大缩短了产品的设计开发周期.     

管筒形件的机械扩径成形条件

机械扩径是制造各种管筒形零件的有效方法之一。研究机械扩径技术 ,首先需要建立管坯在扩径过程中可以扩圆的整体屈服条件和可能扩裂的局部破坏条件。根据管坯的基本变形规律和主要特征 ,提出了在机械扩径过程中 ,管坯变形可以分为整圆和扩径两个阶段的概念。通过对这两个变形阶段的应力分析 ,建立了管筒形零件机械扩径时的整体屈服和局部破坏条件 ,即机械扩径成形条件。     

基于灰色关联度的筒形件二道次强力旋压工艺参数优化

为使锡青铜筒形件具有更高的尺寸精度,对二道次强力旋压加工工艺参数进行优化。减薄率、道次分配比、第1道次进给比和第2道次进给比为主要影响筒形件成形质量的工艺参数,以筒形件的内径扩径量和壁厚偏差为优化目标。采用正交试验和灰色关联度分析法对Simufact仿真模拟软件得到的二道次仿真结果进行工艺参数优化,结果表明:各工艺参数对筒形件成形质量的影响程度依次为:减薄率>道次分配比>第1道次进给比>第2道次进给比。优化后的工艺参数组合为:减薄率为40%、道次分配比为5∶5、第1道次进给比为0.6 mm·r^-1、第2道次进给比为0.6 mm·r^-1,所获的筒形件尺寸精度最优。     

塑性成形工艺参数稳健优化设计方法

文章给出了一种适用于以尺寸和形状精度为控制对象的塑性成形工艺参数稳健优化设计方法。该方法针对塑性成形的尺寸和形状误差控制要求,根据稳健优化设计思想,以满意度或综合质量损失为目标,将成形工艺参数(包括变形参数和模具结构参数)作为可控因素,将材料的屈服强度、弹性模量以及摩擦系数等影响变形过程和制品质量的参数作为噪声因素,利用设计变量与综合质量损失之间的关系和实验数据,并通过回归分析方法,构建稳健优化问题的目标函数,从而将多目标优化问题简化为单目标优化问题。该方法在机械扩径工艺参数设计方面的应用结果表明,其优化效果好于非稳健优化设计方法。     

大规格电镦侧模辅助成形方法及装置研究

本文主要针对大规格电镦过程中形状缺陷和晶粒粗化等问题,提出了大规格电镦侧模辅助成形方法并设计了电镦侧模辅助成形装置,为大规格电镦生产提供新思路和方法.在Mdrc分析平台建立多尺度电镦工艺有限元分析模型及侧模辅助成型模型,对比两种成型方法模拟结果,发现电镦侧模辅助成形方法既能优化电镦件的形状避免宏观缺陷,又能有效的调控微...     

基于有限元模拟和正交实验方法的轴承钢球冷镦工艺及模具优化

钢球是轴承的主要承载零件,其制造工艺影响到其制造成本和使用寿命,为了获得高质量、高精度和少、无余量的钢球球坯,必须对模具和坯料进行优化。文章介绍的工作是采用三维弹塑性有限元方法对钢球的冷镦成形过程进行模拟,并引入正交试验设计,考察冷镦模具、工艺参数对钢球球坯成形质量的影响,最终获得近无余量的钢球球坯,并获得了最优工艺方案,为冷镦工艺和模具设计提供指导,从而降低生产和实验成本。     

曲面形件拉延变形过程数值模拟

运用有限元模拟软件MSC.Marc对不锈钢带凸缘半球面形件和抛物面形件进行了数值模拟研究.首先采用拉延成形方式对半球面形件和曲面形件进行数值模拟,模拟了它们在不同工艺参数下的成形过程.从模拟结果中分析应力、应变和材料厚度的分布与变化,分析了凹模圆角半径、凸模形状对拉延成形过程的影响,得出在拉延成形方式下,凹模圆角半径R=10 mm时成形性与成形质量最佳;为了比较不同成形工艺对曲面形件成形的影响,对半球面形件进行了胀形成形模拟,采用相同的分析方法得出,胀形时的变形程度较大,胀形后的材料厚度较薄,坯料没有增厚现象.     

基于刚黏塑性本构关系的钛合金空心整体结构成形过程三维有限元分析

建立了钛合金空心整体结构成形过程的三维有限元模型.采用刚黏塑性本构关系,基于Marc有限元程序,分析了工艺参数对成形的影响.研究表明,扭转速度的提高使扭矩仅有较小的变化;当模具速度和应变速率提高时,热成形的成形力和超塑性成形的气压将提高.随成形温度降低,成形力显著提高,当温度高于900℃时,扭转成形的扭矩、热成形的成形力和超塑性成形的气体压力随温度的变化均不明显.在有限元分析的基础上,选取合适的工艺参数制备了钛合金空心整体结构模拟件,成形后的钛合金空心整体结构件面板厚度的实测值和模拟计算值具有相同的变化趋势,两者吻合良好.     

挤压凹模型面对镁合金管材挤压力的影响

采用MSC.Marc软件对不同凹模型面管材挤压成形过程进行数值模拟,分析半模角α和凹模曲面形状对挤压力的影响,并通过镁合金管材挤压实验进行验证。研究发现,随着半模角α的增大,曲面模的挤压力有变小的趋势;当半模角α在60°~70°范围内,锥模的挤压力最小,材料利用率也最高。     

TP2内螺纹铜管滚珠旋压成形缺陷模拟与分析

针对折叠和缺口两种缺陷,在现场工艺参数的基础上运用有限元软件MSC.Marc分别建立了TP2内螺纹铜管滚珠旋压有限元模型,通过模拟和力学分析相结合的方法分析了折叠和缺口的形成过程和产生的原因.结果表明:减小减径拉拔后的管坯壁厚和增大芯头的齿顶圆角可增大齿顶圆弧的曲率,避免缺口形成.此外,增大芯头的齿顶圆角还可增强成齿变...     

两种数值模拟方法在铝合金挤压模具优化设计中的对比

利用MSC.Marc和MSC.SuperForge两种数值模拟软件对铝合金挤压棒材件进行分析对比,有限体积法在工程应用中对大挤压比、形状复杂的型材的挤压成形计算具有较大的优势.针对平面导流模具和分流模具对其在挤压过程中坯料的应力分布和速度场分布进行了详细的比较分析,发现坯料应力的分布与工作带高度的设定、出材的流动是否均衡没有直接的联系.