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.     

镁合金手机壳的温热液压成形实验及模拟研究

通过对镁合金手机壳进行温热液压成形实验及有限元模拟,分析了液压加载与冲头运动的不同匹配关系对成形结果的影响,以及成形过程中缺陷产生的原因,并确定了合适的成形工艺参数,即在170℃,控制冲头速度在0.2mm/s~1mm/s,液压载荷不低于5MPa,能一次完成成形底部带斜面,并具有较小圆角半径的镁合金手机壳。液压载荷应在坯料的拉深高度小于3mm时快速的施加,否则,在成形件的底部一平面和斜面与棱边交界处将形成难以消除的堆积缺陷。模拟结果与实验吻合良好。研究表明,温热液压成形可以实现常温或低温液压成形难以实现的复杂镁合金零件成形。     

复杂半管零件的充液拉深成形工艺设计

针对当前复杂半管零件成形难、成形质量差的问题,采用充液拉深成形工艺解决复杂半管零件的成形难题。在采用正交试验以及数值模拟软件的基础上,根据对不同试验方案模拟结果的壁厚分析,得到了复杂半管零件充液拉深成形的最佳成形参数,即液室压力为15 MPa、凹模圆角半径为15 mm、凸模摩擦系数为0.1、凹模摩擦系数为0.1。建立了以抛物线形过渡工艺补偿面的凸模端口结构模型,确定了最优液室压力加载路径为PPB方式,并对5A02-O态铝合金板材充液拉深成形的复杂半管零件进行了工艺试验验证。结果表明,充液拉深成形工艺可有效地解决复杂半管零件的成形问题,成形出零件的最小壁厚为1.65 mm,满足工业要求。     

阶梯形件充液拉深液压力的数值模拟分析

以阶梯形件为研究对象,使用eta/DYNAFORM5.7.3,模拟了零件充液拉深工艺成形过程,获得了工艺中液压力大小与成形件最小壁厚的关系,并且探讨了产生这种结果的主要原因.然后根据恒液压力充液拉深数值模拟的结果,设定了4种变液压力加载模式.经过优化,最后确定了一种较好的变液压力加载模式.模拟结果表明,在室温条件下,初始液压力(凸模与坯料接触时的液压力)为5MPa,按照某模式加载到20MPa后,保持不变,可以得到最小壁厚为0.308mm的成形件.     

板材零件局部体积成形技术研究

板材局部体积成形技术,或称为板材热冲锻成形技术,为近年来提出的一种板材零件成形方法,其特点是板材冲压成形时不但完成板材零件形状的成形,还兼有局部结构的体积成形,例如局部凸柱、凸台、凸筋等结构的成形,适合于成形镁合金、铝合金等金属的成形,尤其适于替代一些电子器件外壳的铸造加工产品。文章介绍了板材热冲锻成形技术的原理、主要工艺控制参数,并对镁合金盒形件的热冲锻成形过程进行了实验研究和计算机模拟分析。针对带有螺丝柱的典型AZ31B镁合金方盒件,通过实验和有限元模拟,研究了其热冲锻成形工艺。实验表明,在再结晶温度以上冲锻2mm或3mm厚的镁合金板材有很好的成形能力,盒形件的周边和内部凸柱都能同时成形。研究结果表明,合理的模具结构、摩擦润滑条件和加热温度等参数,可以获得侧壁高度均匀、凸柱高度合适、无吸孔和凸柱断裂等缺陷的工件。     

液压复合成形技术在三通件上的应用

利用液压复合成形技术,对数控铣削加工三通件进行工艺改进,针对充液拉深和内高压胀形阶段建立了力学模型,分析了摩擦系数、拉深比、压边力和胀形力等工艺参数对零件成形的影响。通过对液室压力的数值模拟,得到在40 MPa液压下,充液拉深后零件的壁厚减薄率最小,为27.5%,壁厚最薄处位于凸模圆角区域;并通过液压复合成形工艺,试制出内径为SR90 mm的三通件,成形的三通件翻边处最小壁厚为1.59 mm,通过了液压强度、气密性能等可靠性考核,实现了1Cr18Ni9Ti不锈钢球形三通件的整体成形。研究表明,采用液压复合成形技术,三通件的研制周期缩短了8天,材料利用率提高了60%以上。     

工艺参数对双层金属保温容器外壳同步液压胀形成形的影响规律研究

基于表面带有浮雕图案的双层金属保温容器外壳同步液压胀形成形技术特点和Dynaform软件,建立了相应的三维弹塑性有限元模型,采用正交试验法对篮球形双层金属保温容器外壳同步液压胀形成形过程进行了数值模拟;根据正交试验所得到的优化工艺参数,对足球及排球形双层金属保温容器外壳同步液压胀形成形过程进行了模拟研究,获得了同步液压胀形成形时,工艺参数对3种不同浮雕图案的成形质量、应力分布的影响规律,分析了影响外壳表面浮雕图案成形质量及产生成形缺陷的原因。结果表明,影响双层不锈钢真空保温容器外壳表面浮雕图案质量因素的主次顺序为:板料厚度、加载时间、加载压力;不同表面浮雕图案成形所需压力大小与图案复杂程度及纹理方向有关。     

321不锈钢V形件充液成形失稳控制研究

充液成形技术是一种有效解决复杂薄壁零件成形问题的方法.针对321不锈钢V形件常规拉深成形需要多道次成形、工艺冗余的问题,通过分析V形件充液成形过程中易出现失稳现象,设计了带初始反胀的充液成形的技术方案.结合数值模拟,对薄壁V形件充液成形过程中出现的凸模侧壁破裂、法兰区起皱等失稳形式进行了研究,优化了液室压力加载曲线、压边间隙、初始反胀压力及初始反胀高度.结果表明,V形件在优化的工艺参数条件下成形既可产生“摩擦保持”的效果,改善了应力状态,又可避免凸模侧壁破裂和法兰区起皱,提高了零件成形极限和壁厚分布的均匀性.     

轿车非典型U形件冲压成形工艺及模拟研究

利用板料成形模拟软件Dynaform对某轿车非典型U形件的冲压成形过程进行模拟,研究凸、凹模间隙、凸模速度、摩擦因数等对板料成形后厚度的影响,经多次模拟及对模拟结果进行分析,确定可行的成形工艺参数,用于指导实际生产。     

超薄壁不锈钢波纹管件液压成形工艺研究

为了解决传统拼焊制造超薄壁不锈钢波纹管弹性差、寿命短、易破裂等问题，采用液压成形技术成形超薄壁不锈钢波纹管件。针对超薄壁不锈钢波纹管件截面形状复杂以及管壁易失稳起皱破裂的成形难点，设计了不同的加载路径。利用CATIA进行建模，使用Dynaform有限元分析软件进行数值模拟。基于波纹管成形过程中的波高与壁厚减薄情况研究了模具间隙、预胀形内压和整形压力对成形质量的影响规律。试验结果表明，对于复杂异形截面的填充，管内压强和轴向进给的增大有利于材料流动进入圆角区域以及管坯与模具的贴合。对于内径Φ50 mm,壁厚0.4 mm的复杂截面波纹管，预胀形内压7.5 MPa,整形压力20 MPa,轴向进给为20 mm为最佳参数匹配。开展了相关试验，验证了模拟结果与试验结果相符，获得的波纹管满足尺寸与性能的需求。     

关键参数对薄壁筒形件充液成形的影响规律

为了研究初始反胀高度(IRBH)、反胀压力(IRBP)和液室压力加载路径3个工艺参数对板料充液成形的影响规律,以不锈钢321材料为研究对象,进行板材充液成形工艺过程的分析。首先,利用数值模拟的方法,在有初始反胀(IRB)的充液成形基础上,研究了初始反胀高度与初始反胀压力的组合形式以及液室压力加载路径对制件成形的影响规律,然后分别研究了有无初始反胀的充液成形过程。最后,通过实验的方法进行验证。结果表明:当初始反胀高度为3.75 mm、初始反胀压力为2 MPa时,充液结束时板料的最大减薄率为4.803%,在所有结果中最小;无初始反胀时,零件壁厚最大减薄率为5%;当在充液拉深后期继续加大液室压力时,板料底部发生波动,出现二次变形,与此同时,板料最大减薄率增大。从而验证了合适的初始反胀高度和反胀压力可以减小制件壁厚的最大减薄率,液室压力加载路径不同,零件的壁厚分布也不同。     

不锈钢方形截面空心构件内高压成形研究

对不锈钢方形截面空心构件内高压成形进行了实验研究,比较了有无轴向进给和加载路径即内压和轴向进给关系对方形截面构件影响。分析产生折叠、起皱和开裂尤其在圆角过渡区产生开裂的原因,给出了成形的合格零件壁厚分布规律。     

弯曲预成形和液压成形对汽车装饰尾管壁厚分布的影响

针对某乘用车排气管路中的薄壁装饰尾管的整体制造难题,开展AISI 304不锈钢管材的弯曲预成形及液压成形工艺研究,从而进一步提高该产品的成形质量与成形效率。利用Dynaform软件,首先,研究弯曲预成形工艺对管材壁厚分布的影响规律,再基于此结果,完成在不同加载方式下的管材液压成形分析。结果表明:弯管Δd值较小时,管材第2次弯曲区域的减薄率有降低的趋势,并且随着Δd值的减小,这种趋势更加明显;基于所选定的Δd值,进行了液压成形有限元模拟,相比于线性加载方式,脉动加载使成品件易破裂区域的最大减薄率由17.6%降为12.1%,并且壁厚分布更为均匀;模拟与实验结果基本保持一致,最大偏差值为2.17%,成形出的零件无开裂倾向,且外观尺寸满足要求。     

新型管材冲击液压成形装置的设计

针对常规的管材液压成形技术需要昂贵的专用设备及模具、生产效率低等不足,开发了一种简单实用、可在冲床或压力机上使用的管材冲击液压成形装置,可用于薄壁金属管材的自然胀形、轴压胀形和异形截面中空件的冲击液压成形。该装置无需外部高压供给系统和专用液压成形设备,通过撞击轴压头挤压容腔中液体的方式来为管材提供液压力和轴压力。通过设计轴压头的行程和调节溢流阀的溢流压力值等来实现最大液压力和轴向进给量的合理匹配,并以304不锈钢毛细管和H65黄铜毛细管为试验管材做了相关试验。研究结果表明:该装置结构简单、操作方便;可实现最大液压力与轴向进给量的协调控制;合理的载荷匹配能显著地提高管材冲击液压成形的成形性能;H65黄铜毛细管破裂时所需的液压力小于304不锈钢毛细管破裂时所需的液压力。     

板材成对液压成形工艺加载路径对成形性的影响(英文)

板材成对液压成形可以用于制造复杂几何截面的空腔构件,通过合理的工艺加载路径可以实现板材的流动控制。研究非焊接板材成对液压成形工艺以及两个主要工艺参数(合模力和液压力)的影响。通过理论计算研究不同合模力对应的极限液压力,得到极限液压力曲线,揭示不同工艺参数组合对变形行为的影响规律。通过有限元分析和实验研究验证了理论值,结果表明它们之间具有较好的一致性。实验采用2种线性加载路径和1种阶梯型加载路径研究加载路径对变形行为和零件成形性的影响,结果表明采用阶梯型加载路径可以得到很好的成形性。     

Analysis on critical conditions of sidewall wrinkling for hydroforming of thin-walled Tee-joint

Based on the sidewall wrinkling phenomena in hydroforming of thin-walled Tee-joint, an analytical model for tube wrinkling under double side constraints was proposed to calculate the critical wrinkling stress. The effects of stress ratio, diameter-to-thickness ratio and tube material properties on critical condition of sidewall wrinkling were investigated. It is found that the middle of the main tube side wall is the most dangerous position for wrinkling within hydroforming of thin-walled Tee-joint. At a certain internal pressure, the critical wrinkling stress increases with increasing of ratio of hoop stress to axial stress and material strength coefficients, but decreases with increasing of work-hardening exponent and ratio of diameter to thickness. Through the analytical model combining FEM simulation, the critical wrinkling loading path according to the relation between axial feeding and internal pressure was obtained. Experimental results validates that wrinkle can be avoided if the pressure is above the critical wrinkling loading path, otherwise, wrinkle occurs. It is also verified that the analytical model of critical wrinkling stress is reasonable for the thin-walled Tee-joint hydroforming process.     

方截面轻体件的内高压成形研究

管坯内压液力成形工艺由于能够节省材料、降低成本、提高零件机械性,因此近年来在汽车、航空航天等领域中得到了广泛应用。本文针对目前该工艺存在的轴向量与内压之间的匹配关系问题,通过有限元模拟手段分析了由圆柱管坯成形空心方截面零件过程中加载路径对工艺的影响,为该工艺面向生产提供了一定的参考依据。     

高强钢复杂曲面件充液拉深工艺模拟研究

对某高强钢复杂曲面件的充液拉深工艺进行有限元数值模拟,分析了液室加载路径以及最高液室压力对成形结果的影响,得到该零件充液拉深成形合理的液室加载路径及最高液室压力。     

冷凝器不锈钢薄壁管的兰姆波检测

小直径不锈钢薄壁管广泛应用于电站机组的冷凝器中,常规涡流检测方法难以发现纵向贯通的条状缺陷。在Ф25mm×1mm和Ф38mm×2mm不锈钢管壁上,沿轴向和周向加工深度分别为0．1mm、0．2mm和0．5mm的人工切槽,并进行检测试验研究,确定了兰姆波检测技术对小直径不锈钢薄壁管上人工缺陷的可检性,探讨了对不锈钢薄壁管材进行兰姆波检测的有效性和可靠性,提出以兰姆波检测技术对小直径不锈钢薄壁管进行检测的建议。