Y型三通管内高压成形机理及补料比的影响研究

由于Y型三通管结构不对称,内高压成形过程中左右冲头的轴向补料比对成形有较大的影响。利用数值模拟,基于Dynaform软件平台,建立了Y型三通管弹塑性模型,并利用该模型研究了镁合金Y型三通管热态内高压成形过程、塑性变形规律、失稳行为、各种成形缺陷以及补料比对成形的影响。结果表明:成形后零件左侧圆角过渡区壁厚最大,支管顶部壁厚最薄;随着补料比的增加,支管高度也随之增加,并在一定程度上能改善支管的壁厚减薄,但过度加大补料比会使支管顶部减薄严重。     

面向壁厚均匀的液压成形三通管的坯料设计方法与参数优化

目的 研究连续变厚度管液压成形过程中三通管的壁厚均匀性问题。方法 首先,利用有限元软件分析得到了等厚管液压成形三通管过程中的成形规律,根据其成形规律,反向设计了用于液压成形三通管的连续变厚度管坯;其次,采用正交试验方法,研究了连续变厚度管厚区壁厚、过渡区长度对液压成形三通管成形质量的影响;最后,采用多岛遗传算法,对连续变厚度管的结构参数进行了优化验证,提高了液压成形三通管的成形质量。结果 在等厚管液压成形三通管成形过程中,支管顶部壁厚值持续减小、轴向过渡圆角及直管底部中间位置处壁厚值持续增大;环向过渡圆角处等效应力最大,其他位置连续变化;轴向压应力使得三通管壁厚增大,拉应力使得壁厚减小;正交试验结果表明,当连续变厚度管厚区厚度、环向过渡区长度达到某一值时将出现较好的壁厚均匀性;在4种过渡区曲线线型中,直线型的壁厚均匀性最好;通过多目标优化得到最佳连续变厚度管结构参数,并通过有限元仿真进行验证,相对误差均在2 %以内,使用优化后的连续变厚度管液压成形三通管相对于等厚管,壁厚均匀值减小了0.423 mm。结论 可以采用厚度补偿或减薄的方式来提高成形三通管的壁厚均匀性;连续变厚度管坯相比于等厚管,显著提高了液压成形三通管的壁厚均匀性。     

矩形截面件开式液压成形变形规律及起皱行为

目的 开式筒壳液压成形采用具有搭接结构的开式筒壳作为坯料,具有提高成形能力、改善壁厚分布、降低成形压力等优势。旨在以矩形截面件为对象,研究内压作用下开式筒壳的圆角充填行为。方法 采用数值模拟手段,分析了矩形截面件开式液压成形过程中的应力应变变化及成形缺陷。利用内高压成形机和自主研制的自密封装置,开展了搭接区中点分别位于圆角区、过渡区和直边区3种搭接位置条件下的矩形截面件开式液压成形实验研究。结果 模拟和实验结果表明,开式筒壳搭接区的外层为易起皱区。当搭接量为80 mm且搭接区中点位于圆角区时,模具型腔的外压作用有效抑制了起皱的形成。4个圆角中距离对应搭接位置最近的圆角最先完成充填。搭接区域所在位置的壁厚减薄率显著低于其他区域,3种条件下成形件中间截面的最大减薄率分别为10.4%、9.8%和10.2%,搭接区中点位于过渡区时最大减薄率较低。结论 采用一定搭接量的开式筒壳比封闭截面管坯更有利于圆角的充填。选取适宜的搭接位置可避免成形过程中起皱缺陷的产生。此外,搭接位置对开式筒壳圆角充填的应力应变分布、圆角半径以及壁厚分布起到重要作用。     

支管直径大小对 T 型三通管充液成形的影响

目的研究支管直径大小对T型三通管在充液成形过程中的影响。方法在Dynaform软件中建立了有限元模型,对T型三通管的成形过程进行了数值模拟,并进行了相关实验对比。结果随着支管直径的减小,主管端部的壁厚增大,主管壁厚最厚处逐渐从主管背部转移到主管侧壁处,支管直径越小,壁厚最厚处位置越靠上。支管直径较小的T型三通管的壁厚分布更加不均匀,壁厚变化更为剧烈。充液成形第一阶段的轴向补料量对于T型三通管成形的影响较大,支管直径较大的T型三通管补料量增大有助于减小减薄率;支管直径较小的T型三通管补料量增大,减薄率减小不明显,反而会大幅增加增厚率。结论 T型三通管的支管直径越小,其充液成形的难度越大,起皱和破裂的风险越大。支管直径越大,应增加第一阶段的补料量,支管直径越小,在满足减薄率的条件下需减少补料量。     

内高压成形波节管承载特性分析

内高压成形波节管作为目前应用最广换热设备,其变形特点以及成形后承载特性均备受关注.本文通过数值模拟和实验研究的方法,首先分析波节管内高压成形壁厚分布规律、成形精度以及残余应力分布情况,然后分析成形后波节管在承载时,典型区域应力应变分布情况,得出波节管在承受不同载荷时的变形特点.研究结果表明:在内高压成形过程,当整形压力为290 MPa时,成形精度较好,根部过渡区域减薄率达21.63%,且此处残余应力最大.在承载过程,当波节管承受内压力自由胀形时,波节管等效应力的最大值出现在波节根部过渡区域,此处为承载的薄弱区域;当波节管承受轴向压缩和拉伸载荷时,波峰及其附近区域与之对应的产生轴向拉应变和轴向压应变,体现出波节管具备很好的轴向位移补偿能力.     

大截面差空心件内高压成形研究

截面周长差较大的空心零件的内高压成形需要解决膨胀区的轴向补料问题和预成形问题,才能获得壁厚分布较为均匀的合格零件.以某轿车转向节臂零件的成形过程为例,对上述问题进行了试验研究.首先设计、试制了瓶形预制件,在预成形中利用"有益起皱"实现了大量的补料,获得了壁厚分布符合要求的预制件;然后在终成形前使零件截面具有合理的形状,再进行终成形,既保证了圆角部位的外形尺寸,又提高了壁厚均匀性.采用本文介绍的方法实现了截面周长差达70%的瓶形预制件的制备,从而获得了壁厚、外形尺寸均满足设计要求的转向节臂零件.     

空心双拐曲轴加载路径优化与成形规律

目的研究加载路径对空心双拐曲轴成形效果的影响。方法基于有限元分析软件,对304不锈钢双拐曲轴内高压胀形工艺进行有限元仿真,分析了加载路径对双拐曲轴胀形高度与壁厚的影响,并对开裂、起皱等缺陷产生的原因进行分析,最后,根据数值模拟结果,对双拐曲轴进行实际成形试验,并将数值模拟结果与试验结果进行对比。结果成形压力小于20 MPa时,管坯产生起皱;成形压力大于60 MPa时,管坯产生开裂。通过试验获得了壁厚分布均匀的双拐曲轴零件,并且数值模拟结果和试验结果基本一致。结论轴向进给大、内压不足容易导致过渡圆角处起皱;轴向进给小、内压过大容易导致拐部顶端开裂。只有设置合理的加载路径才能成形出壁厚均匀性好,胀形高度达到要求的双拐曲轴。     

薄壁罐气压胀形参数优化研究

为提高金属薄壁罐气压胀形的成形质量,减少壁厚减薄严重及皱折破裂等成形缺陷,采用数值模拟的方法,分析了摩擦因数、模具圆角半径、坯料厚度、胀形压力对壁厚减薄率、最大应力值、轴向收缩的影响规律,试验验证与数值模拟结果吻合。研究结果对工艺优化和过程控制具有实用意义。     

2A12 铝合金平底筒形件充液拉深数值模拟研究

目的研究工艺参数对2A12铝合金平底筒形件充液拉深成形的影响规律。方法采用数值模拟方法,研究了液室压力加载路径、成形液室压力、压边力和压边间隙对板材充液拉深成形效果的影响。结果获得了充液拉深成形的失效形式,以及不同工艺参数下零件壁厚减薄率的变化规律。成形前期,液室压力不宜过大,最大液室压力在10~25 MPa之间,压边间隙在1.05~1.15mm之内,可有效避免零件过度减薄和法兰起皱。结论合理的液室压力加载路径和压边间隙,可以有效地控制零件法兰区起皱,防止凸模圆角处破裂。     

小曲率铝合金框形件弯胀成形数值模拟研究

目的 针对一种小曲率铝合金框形件成形后回弹大和起皱问题,对其进行弯胀复合成形工艺的数值模拟研究。方法 基于DYNAFORM软件对成形过程进行仿真,并通过对比分析零件的最大减薄率及圆角处的贴膜度,得出该零件最大液室压力的最优值为20 MPa,并基于该参数进行壁厚分布及回弹的模拟分析,最后,通过现场试验对该成形方案进行验证。结果 通过采用弯胀复合成形工艺方法,该零件的最大回弹量控制在2 mm以内,零件整体成形质量较好,无破裂、起皱现象。结论 该种成形方法较刚性模压弯及主动式充液胀形更具优势,能够有效解决小曲率框形件回弹大及起皱问题。     

空化水射流冲击微成形数值模拟与实验研究

利用空化水射流中空泡溃灭产生的高压冲击波使TA2箔材产生微塑性变形,分析水射流主要工艺参数对微成形质量的影响规律。采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟和实验研究对比的方法,通过不同冲击压力和持续时间对成形深度、成形件厚度减薄率影响的数值模拟,并进行成形工件形貌的实验验证。结果显示,对于不同冲击压力峰值和冲击压力持续时间下的板料成形,随冲击压力峰值和持续时间的增加,其成形深度、成形件厚度减薄率呈正比增加;当数值模拟冲击压力峰值Pmax=2.2 GPa、冲击压力持续时间t=40 ns时,与实验入射压力P=20 MPa、冲击时间t=1 min时的试样截面轮廓成形曲线和截面厚度减薄结果比较一致。TA2箔材微成形件圆孔阵列特征在空化冲击区内表面质量良好,具有较大的成形深度及其较好的成形深度一致性。     

Numerical and experimental investigations of laser shock forming aluminum alloy sheet with mold

Laser shock forming (LSF) technology employs shock waves to form sheet metal into three-dimensional complex parts, and has application potential in manufacturing sheet metal parts. In this paper, the forming of 2024 aluminum alloy sheet with LSF was investigated through numerical and experimental methods. The numerical model was established with the commercial code ABAQUS/Explicit. The formed conical cup was obtained from the simulation, and validated by the experiment. With the verified numerical model, the deformation behaviors, including deformation velocity, sheet thickness variation and strain distribution, were studied. In addition, the influence of different shock wave pressures on the forming precision was also investigated. The experimental and numerical results show that the metal sheet loaded by shock wave can take the shape of the mold, and the non-uniform thickness is distributed in the formed cup. The investigations also display that there exists reverse deformation at the central region of deforming sheet owing to severe collision during LSF. In order to obtain formed part with better quality, an appropriate pressure of applied shock waves is required.     

三维异形截面管件充液成形工艺及优化分析

目的研究三维异形截面汽车纵梁充液成形过程的变形规律。方法通过数值模拟和试验研究相结合的方法,分析多工序中的充液成形过程,对影响构件成形性能的液压力加载路径关键参数进行分析。结果线性加载路径下试件最大减薄率为26.3%,试件出现了局部开裂现象。两段式线性加载条件下最大起皱指标为0.149,试件出现了起皱缺陷,最大壁厚减薄为23.2%,开裂现象并未明显缓解。分段式线性加载条件下试件的最大减薄率仅为16.8%,贴模偏移量为1.89 mm,未出现起皱叠料现象,成形质量较好,同时,试验结果与数值模拟结果有较好的一致性。结论液压力加载路径对试件壁厚分布影响较大,采用分段式线性加载,可以实现低压阶段的分段加压和有效补料,以及后期的线性高压整形,试件成形质量较高。     

AA5B02 铝合金三通管充液成形工艺研究及参数优化

目的基于有限元数值模拟软件Dynaform对三通管的成形工艺进行优化。方法分析不同的初始压力、成形压力、轴向进给力、背压平衡力和合模力等对三通管成形的影响。根据成形过程进行模拟,得到分布应力图、厚向应变图、成形极限图等结果,根据模拟结果对零件的成形性进行分析,预测减薄破裂、起皱和回弹等缺陷。结果初始压力在防止侧推头将管坯推皱的前提下,取值应越小越好。成形压力和最大压力能保证减薄率、增厚率和成形度的要求即可。轴向进给对最终的成形质量影响较大。随着摩擦因数的增大,零件的减薄率不断增加,但是增厚率是先减小后增大。结论根据数值模拟的结果能够很好地优化三通管的成形工艺方案。     

加载路径对扭力梁内高压成形壁厚分布和精度的影响

为研究加载路径(内压力和轴向补料的匹配关系)对扭力梁内高压成形的影响,通过数值模拟和试验研究的方法,研究了不同加载路径对局部截面壁厚分布和管件成形精度的影响规律.研究发现:当补料初始压力过低时,在端部区域起皱;当补料初始压力过高时,补料全部集中在端部区域;当补料量过小时,壁厚改善不明显;补料量过大时,端部区域起皱.研究结果表明:初始压力为30 MPa,补料量15 mm时为合理加载路径,此时内高压成形件壁厚减薄较小,成形精度较高.     

工艺参数对多点复合渐进成形厚度减薄的影响

为提高成形质量、预防破裂等缺陷,在金属板材多点复合渐进成形的基础上,通过建立三维有限元模型,对不同工艺参数成形方锥台制件进行了数值模拟和分析,探讨了制件成形过程中厚度分布和变化情况及不同工艺参数对厚度减薄率的影响.数值模拟结果表明,制件成形区对角线上的厚度减薄相比中线上的更严重,工具头直径和板材初始厚度越小、成形角和进给量越大,制件所能达到的最大厚度减薄率越大,制件越易破裂.多点复合渐进成形试验表明,数值模拟结果与实验相吻合.     

AA5052铝合金管件电液成形数值模拟与试验验证

目的 建立AA5052铝合金管件电液成形数值模型,分析其成形过程.方法 应用Johnson-Cook本构方程,基于LS-DYNA平台对成形过程进行数值模拟分析,然后开展工艺试验,验证数值模拟模型的可靠性.结果 在管件电液自由胀形过程中,冲击波波阵面波头压力最高,管壁所受冲击波传递压力的分布关于金属丝几何中心始终是对称的...     

加载路径对内高压成形件壁厚分布影响分析

研究了两端非对称管件内高压成形改善壁厚均匀性的方法,采用数值模拟和试验研究对管件内高压成形进行了非对称加载路径和预成形的优化,获得了工件变形过程及厚度分布变化,并分析了加载路径对壁厚均匀性的影响.研究表明:采用优化的加载路径和预成形,补料和内压的良好匹配改善了两端非对称管件轴向补料的效果,形成有益的起皱,进而改善整形过程的应力应变状态,提高了壁厚均匀性和成形极限.     

板料渐进成形数值模拟与实验研究

为提高渐进成形的成形效率和成形质量,了解板料渐进成形的变形规律及工艺参数对成形的影响,采用有限元方法对板料渐进成形过程进行了数值模拟研究,分析了斜壁盒形件渐进成形过程应力分布和厚度变化趋势,通过对不同进给量和不同成形路径进行数值模拟,分析了工艺参数对成形的影响.结果表明,斜壁盒形件最大应力和最大厚度减薄发生在底面拐角处;成形过程中工具头运动轨迹应尽量采用走螺旋线的方式,可以提高成形件的成形能力和成形质量.渐进成形实验表明,数值模拟结果与实验结果基本吻合.