薄壁曲母线TC4钛合金构件热旋模拟与试验研究

采用有限元法对大尺寸薄壁曲母线TC4钛合金构件旋压成形进行模拟计算,分析旋压不同阶段坯料应力应变状态和缺陷产生的原因,并初步优化了工艺参数.结果表明,旋压不同阶段、不同部位坯料的应力应变状态和变形方式不同,模拟工艺参数进给比f=1.0m/r、旋轮攻角 a=20°、旋轮轨迹为凹圆弧、旋轮圆角半径R=20 mm、芯轴转速ω1=60r/min 时易成形.在有限元数值模拟基础上,成功旋制高精度试验件,证实有限元模拟对旋压具有指导意义.     

扭转减振器壳体带轮旋弯成形工艺研究

针对具有特征结构的扭转减振器壳体带轮的整体成形工艺研究,对壳体带轮这类回转体零件的生产与开发具有重要意义。提出一种结合板材旋弯成形工艺和旋轮结构设计,整体成形扭转减振器壳体带轮。通过有限元模拟,建立两道次旋弯成形模型,旋轮沿径向进给过程中,使板坯外缘发生压缩增厚和弯曲聚料后的二次增厚,并采用标记点法分析变形区等效应力和材料流动。结合壳体带轮结构特点,提出一种"旋弯增厚、聚料增厚"旋轮结构设计准则,通过旋轮特征结构有效控制变形区金属流动,由此获得用于成形多楔齿的特定区域。对成形过程中零件瞬时截面的定量分析,结合旋轮结构设计准则和材料流动速率,确定旋轮弧面半径和圆心角。在目标成形工艺参数下,有限元数值模拟和试验结果基本一致,凸筋成形饱满,特征区域增厚到最小厚度值,验证了金属板材旋弯成形理论和旋轮结构设计准则的可行性。     

汽车轮毂多道次旋压成形工艺分析及数值模拟

针对A356铝合金轮毂多道次旋压成形,运用Abaqus软件建立了轮毂多道次旋压有限元模型。通过对汽车轮毂多道次旋压成形过程进行数值模拟,得到其坯料的应力应变分布云图,并分析了轮毂各道次下减薄率、进给比、旋轮圆角半径等工艺参数对旋压力的影响。从分析中发现轮毂各道次下减薄率是影响旋压工艺的主要因素。     

带横向外凸筋多楔轮旋压成形规律及工艺研究

为解决带较高横向外凸筋的多楔轮需整体成形三凸筋且凸筋部位难成形的问题,采用多道次旋压成形工艺方案并采用基于SIMUFACT的有限元模拟和实验相结合的方法对其成形过程进行研究.基于旋压成形工艺理论分析,建立了旋压成形有限元模型.模拟分析了圆形板坯成形过程中应力、应变场分布,分析了第1至4道次旋压成形过程中材料塑性流动规律.总结了不同旋压设备工艺参数下零件成形效果,分析表明不同旋轮进给速度与摩擦系数对多楔轮凸筋充填效果和成形载荷存在较大影响.并以旋轮进给速度、摩擦系数、芯模转速为自变量,建立3因素3水平正交试验,获得每种工艺方案下最大成形载荷、凸筋充填程度数据.结合灰色理论对带横向外凸筋多楔轮旋压成形工艺参数进行了优化,证明了在较小的旋轮进给速度与摩擦系数下能够保证凸筋的充填质量和零件整体的成形效果,在CDC-S100E/R4旋压机上进行了试验,成功将初始板坯由3.0 mm整体增厚到3.4 mm,凸筋部位增厚到6.9 mm,验证了该成形方案与灰色系统理论优化的可行性.     

薄壁管滚珠旋压成形数值模拟

应用DEFORM-3D软件建立了薄壁管滚珠旋压成形的三维有限元模型,通过对影响滚珠旋压加工的关键工艺参数一进给比进行模拟,得到金属流动的规律及其对表面质量的影响,并进一步分析了应力、应变和旋压力随进给比的变化．模拟结果表明进给比为0．8～1mm／r时旋压成形过程处于较好的稳定状态．     

筒形件旋压加工中材料隆起情况分析研究

采用有限元分析方法,针对INCONEL718圆筒零件设计了两道次、三轮旋压、三轮错距的旋压方案,通过有限元分析软件建立了仿真模型,按照实际的工况进行模拟,得出了筒形件旋压成形应力应变分布情况,以及旋轮工作角、减薄率对旋压过程中所产生隆起情况的影响规律,根据仿真结果所得工艺参数,完成了旋压实验,实验结果进一步验证了仿真结果。     

基于环向应变的多道次无芯模旋压变进给比成形方法

为提高无芯模旋压成形质量,引入变速成形技术,提出变进给比旋压成形方法.该方法的关键为获取与旋轮轨迹相适应的进给比设计方案,使成形时间与成形量相匹配,从而保证坯料充分成形.针对道次进给比设计,根据各道次平均环向应变量进行成形时间道次间分配,提出有利于提高形状精度的"匀速变形原则"和"终道次充分成形原则".针对道次内进给比设计,根据终道次局部环向应变分布情况进行成形时间道次内优化分配,并提出有利于抑制形状误差的"大环向应变充分成形原则".实验结果显示,在总成形时间不变的条件下,采用变进给比方法进行无芯模旋压成形可以将平均形状误差降低约47%,同时更好地保持坯料壁厚,防止坯料过度减薄.     

无心轴托辊缩径旋压成形装置研究

在薄壁管体的缩径旋压成形过程中,旋压工艺方法和旋轮的选择对缩旋成形有着重要作用。旋压力的作用、旋轮的结构对于旋压装置的设计有着直接影响,根据无心轴托辊管体缩径旋压的特点,比较分析不同的旋轮对于旋压成形的影响,通过试验,总结出能够满足工艺要求并提高加工效率的方法。     

筒形件强旋工艺参数对金属切向流动的影响

筒形件旋压过程中的扩径或缩径现象是影响旋压件内径精度的主要因素;它不仅使旋压件尺寸产生较大误差,而且赞成圆度和圆柱度误差。由于扩径或缩径现象是由材料的切向流动所引起的,研究旋压切向流动对改进工艺条件,控制工作质量有重大意义和实用价值。用弹塑性有限元模拟结果,分析了减薄率、进给比1旋轮工作角、毛坯壁厚、材料性能等因素对金属切向流动的影响,为实际生产中控制旋压件尺寸精度提供了理论依据。     

双质量飞轮驱动齿盘旋压增厚成形工艺研究

针对汽车双质量飞轮驱动齿盘外缘为原始板厚的3~5倍的特点,以SIMUFACT软件分析为手段,对双质量飞轮驱动齿盘多道次旋压增厚成形工艺进行研究.基于旋压增厚成形工艺的理论分析,设计出多道次旋压增厚模具并建立了旋压增厚成形有限元模型.以第1道次旋压增厚成形为例,分析了成形过程中应力场分布及板坯的变形情况.同时在板坯表面设置4个测量点分析第1道次旋压增厚成形过程中金属的流动规律,从而总结出第2至5道次的旋压增厚成形规律.以旋轮进给速度、摩擦系数、芯模转速为自变量,进行三因素三水平正交试验,获得最大成形载荷、增厚程度数据.结合灰色理论对双质量飞轮驱动齿盘旋压增厚成形工艺参数进行了优化,在CDC-4S80旋压机上进行了试验,结果表明:在旋压增厚过程中板坯所受径向力最大、切向力次之、轴向力最小;较小的摩擦系数与旋轮进给速度有利于提高零件的成形质量;通过物理试验成功将板坯外缘由3 mm增厚到10.5 mm,验证了该成形方案与灰色系统理论优化的可行性.     

TC4钛合金旋压有限元数值模拟分析

采用有限元法对薄壁曲母线TC4钛合金构件旋压成形进行了模拟计算，分析了旋压不同阶段坯料应力应变状态和旋压工艺参数对旋压成形的影响，并初步优化了工艺参数，在有限元数值模拟基础上，成功旋制了高精度试验件．试验结果表明，有限元模拟对旋压具有指导意义，可以提高旋压合格率，降低研制成本，并缩短研制周期．     

大直径薄壁管滚珠旋压成形数值分析

应用DEFORM-3D软件建立了GH4169薄壁管滚珠旋压成形的三维有限元模型,对影响滚珠旋压加工的关键工艺参数进行模拟。分析了进给比、滚珠直径和减薄率对筒形件成形质量的影响。模拟结果表明,对于大直径（300mm）薄壁管材滚珠旋压成形,合理的工艺参数为进给比1.2mm/r～1.5mm/r,滚珠直径为15mm～18mm,减薄率为30%。此时工件壁厚均匀,旋压力小,旋压成形过程稳定.     

工艺参数对机匣冷态强力旋压力学行为影响规律研究

针对航空钣金机匣材料难于成形,且成形后的产品精度难以控制等问题,本文以高温合金GH3030为材料,在阐明钣金机匣冷态强旋成形回弹理论与载荷作用机制基础上,使用SIMUFACT.FORMING有限元软件,导入实验室之前所得到的GH3030的本构方程,在软件中建立了航空机匣锥形件冷强旋的仿真模型,分析了旋轮间隙,旋轮进给比以及芯模半锥角对钣金机匣冷态强旋成形回弹与载荷影响规律;采用正交试验得到了各工艺参数对回弹角度影响的主次规律,并得到最优工艺参数组合;采用BBD试验方法,得到旋压最大成形力与旋压参数的量化回归模型,对回归方程进行方差分析,计算它的多元相关系数、可信度、精确度,结果表明该模型的可信度和精准度较高,并取点验证,发现误差在10%以内,回归模型较为精准。最后进行了旋压实验,对比分析了仿真结果与旋压实验实测结果的回弹角度,其平均误差在6.2%以内,验证了仿真结果的可靠性。本文的研究结果为实现高温合金钣金机匣锥形件冷强旋的精确成形提供了理论指导和技术支持。     

筒形件错距旋压数值模拟及旋压力分析

利用DEFORM-3D软件建立筒形件错距旋压成形的三维有限元模型。通过对影响错距旋压加工的关键工艺参数进行模拟,得到旋压力随不同的旋轮间错距值和减薄率的变化规律。模拟结果表明：随着旋轮间错距值和减薄率的增加,旋压力各分力基本呈上升趋势;以旋压力为参数选择目标,根据各模拟结果对比分析,最合理的一组工艺参数为,=0．8mm／r,αρ=30°,C=3mm,ψ=30％．     

筒形件强力旋压时金属切向变形分析

旋压工艺在工业生产中得到了广泛的应用,但筒形件强力旋压加工过程中,工件经常会出现扩径和尺寸超差等缺陷,由于缺乏理论性指导,生产中不得不用尝试法确定工艺参数。本文用弹塑性有限元法对筒形件强力旋压时工艺参数（减薄率、进给比、旋轮工作角）对金属切向变形的影响规律进行了模拟计算,首次分析了工艺参数对旋压件内径尺寸精度的影响,计算结果与实验结果吻合。该研究对旋压工艺的推广和应用具有重要意义。     

旋压间隙对大型复杂薄壁壳体多道次旋压中第二道次成形质量的影响

文章研究旋压间隙对大型复杂薄壁壳体多道次复合旋压的影响。通过采用导入第一道次旋压卸载回弹后工件形状尺寸与场变量信息的方法,建立了包含回弹和退火的第二道次旋压成形实体单元模型。研究了旋压间隙对大型复杂薄壁壳体第二道次成形质量的影响。结果表明:①随着旋压间隙的增加,成形高度先增加后减小,不同旋压间隙下大型双锥形件小锥角段均不同程度地存在局部壁厚减薄现象;随着旋压间隙的增加,周向压应力和切向拉应力减小,因此起皱和拉裂的可能性减小。②在大型复杂薄壁壳体多道次的旋压过程中,第一道次必须尽量减薄,形状尽量逼近后续道次成形形状。基于数值模拟结果确定的实验方案,获得了满足终旋要求的大型复杂薄壁壳体旋压预成形件。     

射孔弹弹体粉末压坯冷挤压成形数值模拟研究

为了确定油田射孔弹弹体用粉末材料的冷挤压成形工艺,利用有限元模拟深入分析了不同工艺参数对弹体粉末冷挤压成形时塑性变形规律、流动行为、应力状态等的影响.研究结果表明:在圆柱形坯料成形中,轴向拉应力的峰值显著高于其它方案,而采用端部带凹坑的锥台形坯料成形时,除整体的变形流动均匀性显著提高外,成形所需模具的有效应力值最小,因此为最佳方案.     

普通旋压工艺及旋轮轨迹研究现状与发展

整理了普通旋压工艺及旋轮轨迹方面的现有主要研究成果.在普通旋压工艺方面,旋压机理在模型构建及工艺分析方面已有较好的研究基础与成果,不足在于仅能实现特定工况下特定成形缺陷的控制与预测,因而尚无法实现有效的整体工艺优化.在旋轮轨迹方面,单道次轨迹研究多为定性影响研究,对于普通旋压适用的复杂曲母线类零件研究较少;多道次轨迹规划研究多集中于利用纯几何方法进行曲线设计与规划,成形精度受到限制,无法实现对工业生产的指导.提高仿真效率、实现仿真方法在旋压工艺机理与失效研究以及旋轮轨迹曲线定量设计中的应用,将几何设计方法与旋压成形特性结合以实现多道次轨迹规划是后续研究的难点与重点.     

高速冷滚打成形金属流动仿真分析

为了揭示高速冷滚打成形中工件金属流动规律,基于高速冷滚打原理得到了滚打轮与工件由点接触到线接触最后为面接触的变化过程,依据最小阻力定律分析了各个阶段的金属流动规律;根据渐开线花键冷滚打的加工工艺,建立了有限元分析模型,对高速冷滚打过程进行了仿真,分析了冷滚打不同时刻的等效应变状况,分析了接触面上一组节点在冷滚打过程中的流动轨迹,给出了节点的流动规律,对比分析了仿真分析与理论分析结果.     

4032铝合金销轴热挤压成形过程的有限元分析

基于DEFORM-3D有限元分析软件,采用刚黏塑性热力耦合有限元模拟技术,对4032铝合金销轴热挤压成形过程进行了模拟与分析,获得了金属流动、挤压载荷、等效应变以及坯料内部温度等相关场量的变化规律.结果表明:4032铝合金销轴热挤压变形时,坯料心部金属的流动速度大于表层金属;内部变形可分为4个区域,即未变形区、变形区、已变形区和死区;坯料在凹模模口附近变形最为剧烈,挤压载荷急剧增加,等效应变梯度最大,局部温升明显.