极限半锥角及层间距对板料渐进成形质量影响的研究

金属板料渐进成形工艺是一种基于数控技术,靠逐点成形板料零件的柔性加工工艺。通过实验分析,以及对金属板料渐进成形工艺的变形机理、极限半锥角等方面的研究,提出金属板料靠逐次的变形累积产生整体的变形,极限半锥角不仅与材料有关而且与材料厚度有关;层间距对极限半锥角影响不大,而与零件表面质量有关,层间距越小,零件表面越光滑。     

AA5052铝合金板渐进成形表面质量与工艺改进方法

为了揭示铝合金板在渐进成形过程中表面橘皮产生的机理,探究提高表面质量的工艺方法,选用厚度为0.8 mm的AA5052铝合金板,采用不同的单点渐进成形工艺参数组合制备了方锥台件和圆锥台件。首先,在光学显微镜下观察试样未与工具头接触表面(即自由表面)的表面形貌,然后利用表面粗糙度测量仪测得表面粗糙度及表面轮廓曲线。结果表明,渐进成形过程中步进深度和成形角度对零件自由表面的表面质量有显著影响;零件成形角度越大,表面褶皱越严重;步进深度越大,表面橘皮越明显。工具头与零件间的摩擦方式也会显著影响表面橘皮,采用滚珠成形工具头可以提高表面质量。单道次渐进成形的零件自由表面的质量显著优于多道次渐进成形。     

金属板料数控渐进成形工艺的研究现状北大核心CSCD

数控渐进成形工艺作为无模成形技术之一,在钣金零件制造领域受到了广泛的关注与研究。总结了近年来金属板料数控渐进成形工艺的研究进展,综述了有关新型板料数控渐进成形工艺方面的研究现状,并全面地概述了板料数控渐进成形加工质量控制、成形工艺优化以及数控渐进成形辅助装置研发等方面的研究成果。现有研究和应用表明,不断深化开发和研究新型板料数控渐进成形技术并提高渐进成形零件的尺寸精度、形状精度是热点研究内容,而以全面优化工艺参数为手段,获得更高的加工质量是该技术研究的核心目标,同时一些新型板料数控渐进成形加工工艺的变形机制及成形件的微观组织变化与成形过程之间的联系尚有待于揭示和研究。     

镁合金板料数控热渐进成形时的摩擦和润滑性能

利用数控实验机床和摩擦实验研究AZ31镁合金板料数控热渐进成形时的摩擦和润滑机理。结果表明:镁合金薄板在加热条件下可以实现单点渐进成形;固体润滑膜可分为粘结型和吸附陶瓷型两种;固体石墨和MoS2润滑剂的初始摩擦因数均小于0.12,均可保证热渐进成形件获得良好的内外表面质量,没有任何划痕和裂纹等缺陷;吸附多孔陶瓷型固体润滑膜具有润滑和自润滑作用,固体润滑剂颗粒大小对初始摩擦因数有一定影响;固体BN粉末没有起到润滑作用,不能单独作为热渐进成形用固体润滑剂;当温度小于500℃时,固体石墨和MoS2粉末按一定比例配置的润滑复合喷剂的初始摩擦因数均小于为0.2,且表现出一定的协同作用。     

碗形件的半模成形工艺

本文介绍了用粘塑性材料为传力介质的板料半模成形工艺成形摩碗零件的工艺过程，模具结构，零件质量等问题。实验结果表明，采用半模成形工艺不仅成形了合格的摩擦碗零件，且较常规工程模具本低，零件尺寸精度高，表面质量好。     

汽车用金属板料热成形过程中摩擦行为研究进展

以硼钢和铝合金板料为工件的热成形工艺在以实现汽车轻量化和提高碰撞安全性为需求的汽车制造领域的应用广泛。然而,在热成形过程中的高温、高压强的工况下,金属板料与模具之间的摩擦磨损导致板料拉毛、模具磨损和成形偏差,进而影响生产效率。近年来的国内外研究表明,在热成形生产周期内,摩擦行为受到接触界面内涂层、表面形貌和润滑效果下降等因素的综合影响。为了力求更加准确地预测摩擦行为,面向工业应用的摩擦磨损的模拟仿真正从基于接触条件的宏观层面向考虑表面情况的介观层面推进。通过回顾近些年来热成形工艺过程中的摩擦学研究,为厘清研究方向、开展下一步研究提供借鉴。     

铝镁合金板热渐进成形工艺的研究

为了实现铝镁合金板料单点渐进成形,根据铝镁合金板料成形特性,提出一种热渐进成形工艺方案。借助金属板料数控柔性快速成形机进行渐进成形,利用电热板装置加热,采用石墨与Mo S2复合润滑剂进行润滑,对7075铝镁合金材料热渐进成形进行工艺研究与理论分析。结果表明:1.5 mm厚的7075铝镁合金板料加热温度控制在200~250℃范围,进给速度设置在1000~2000 mm·min-1范围,主轴转速设置在3000~4000 r·min-1范围;在陡峭区域采用大步长进给成形,在平坦区域采用小步长进给成形;在保证材料充分塑性成形条件下,尽量采用较大工具头半径,可以实现铝镁合金板料热渐进成形。     

轿车加油口盖多工步成形工艺数值模拟及优化

加油口盖为轿车外覆盖件之一,具有成形深度浅、材料薄、表面质量要求高、刚度大的特点。按照通常的落料—拉深—压弯的成形工艺无法保证表面质量与刚度的要求。采用预拉深—落料—拉深—压弯的多工步成形工艺,可以提高零件的成形质量。选定预拉深高度、预拉深压边力、终拉深压边力、摩擦系数为影响因素,进行了正交试验设计。通过有限元软件对该成形方案进行了多工步数值模拟。通过比较两种成形方案所得零件的质量,验证了多工步成形工艺的有效性。     

金属直壁筒形件数控增量成形工艺研究

分析了金属板料数控增量成形中板料变形的原理,探讨了不使用专用支撑而成形直壁筒形件的可行性和方法.基于增量成形过程中各区域材料变形不均匀的特征,提出了通过扩大主要变形区范围来提高变形效率和变形质量.优化了直壁筒形件的多道次数控增量成形工艺路径.通过实验验证了所优化设计的工艺方案.     

直壁矩形盒渐进成形技术

介绍了金属板料数控渐进成形的原理、板料变形过程及直壁矩形盒成形的工艺规划。根据正弦定律,直壁矩形盒采用数控渐进成形工艺不能一次成形。经设计平行线形工具路径方法,并进行试验和分析,得出影响直壁矩形盒成形的主要参数是成形半锥角。     

板料零件数控渐进成形工艺研究

板料零件数控渐进成形工艺是一种通过数字控制设备 ,采用预先编制好的控制程序逐点成形板料零件的柔性加工工艺。本文就板料零件数控渐进成形工艺的成形过程、变形机理、极限半顶角等方面进行了探讨。认为 ,板料零件数控渐进成形是使板料的厚度减薄 ,表面积增大 ,靠逐次的变形累积产生整体的变形。变形区厚度的变化与成形半顶角有关 ,其中 ,成形极限半顶角是数控渐进成形能否成功的关键 ,它不仅与材料有关 ,而且与板料厚度有关。     

Mechanism investigation of friction-related effects in single point incremental forming using a developed oblique roller-ball tool

Single point incremental forming (SPIF) is a highly versatile and flexible process for rapid manufacturing of complex sheet metal parts. In the SPIF process, a ball nose tool moves along a predefined tool path to form the sheet to desired shapes. Due to its unique ability in local deformation of sheet metal, the friction condition between the tool and sheet plays a significant role in material deformation. The effects of friction on surface finish, forming load, material deformation and formability are studied using a newly developed oblique roller ball (ORB) tool. Four grades of aluminum sheet including AA1100, AA2024, AA5052 and AA6111 are employed in the experiments. The material deformation under both the ORB tool and conventional rigid tool are studied by drilling a small hole in the sheet. The experimental results suggest that by reducing the friction resistance using the ORB tool, better surface quality, reduced forming load, smaller through-the-thickness-shear and higher formability can be achieved. To obtain a better understanding of the frictional effect, an analytical model is developed based on the analysis of the stress state in the SPIF deformation zone. Using the developed model, an explicit relationship between the stress state and forming parameters is established. The experimental observations are in good agreement with the developed model. The model can also be used to explain two contrary effects of friction and corresponding through-the-thickness-shear: increase of friction would potentially enhance the forming stability and suppress the necking; however, increase of friction would also increase the stress triaxiality and decrease the formability. The final role of the friction effect depends on the significance of each effect in SPIF process.     

Warm negative incremental forming of magnesium alloy AZ31 Sheet: New lubricating method

The present study has been undertaken in order to investigate the suitable lubricants and lubricating methods, which can be employed to form a magnesium alloy AZ31 sheet by warm negative incremental forming (NIF). For the intended purpose, Nano-K₂Ti₄O₉ whisker and organic binder were employed to improve the bonding strength at lubrication coating/sheet interface and lubricating properties at elevated temperatures. The Nano-K₂Ti₄O₉ whisker enhanced solid lubrication film and the solid graphite or MoS₂ powder-coated porous ceramic coatings by pulsed anodic oxidation (PAO) almost have the same coefficient of the initial friction about 0.07–0.1 at room and elevated temperatures, which was satisfied with friction and lubrication condition of warm incremental forming (IF) of the metal sheet. Solid graphite or MoS₂ powder-coated ceramic coatings possessed the remarkable lubrication and self-lubrication effect. These suggested lubricating methods gave an excellent solid lubrication performance and good surface quality of the formed parts in warm IF process of the metal sheet.     

板料增量成形的研究进展

板料增量成形是采用简单模具对板料进行逐次塑性加工的一种工艺,不需要专用的模具就可以成形较为复杂的零件,同时还具有成形力小、柔性高的特点,特别适合多品种小批量零件的生产方式,因此得到国内外学者的重视。本文重点从板料的增量压弯成形、增量拉深胀形、增量微成形3个方面对板料增量成形的发展进行综述,还对板料增量成形工艺的发展前景进行了展望,指出进行理论创新、开发新的模拟软件、探索新的成形方案、开发增量成形新设备是发展趋势。     

金属板料数控无模成形及快速制模

论述了一种基于快速原型制造原理的金属板料无模成形技术,该技术引入快速原型制造“分层制造”的思想,用计算机控制一个工具头逐层对板料施行渐进塑性加工,使其逐步成形为所需的形状,该技术与快速制模技术相结合,可制造能生产上千件金属薄板成形件的模具。     

固体颗粒介质成形新工艺及变形研究

固体颗粒介质成形新工艺,是采用固体颗粒代替刚性凸模(或弹性体、液体)的作用,对金属板料成形的工艺。固体颗粒介质成形新工艺,即可以解决流体介质、粘性介质的密封难题,又具有内压非均匀分布、便于控制成形、提高材料成形极限、降低投资成本、所得零件表面质量高、成品率高的优点,且固体颗粒无工业污染,可重复使用。该工艺为材料的加工制备提供了新的方法和手段。利用塑性增量理论,对自由变形区任意一点的应变进行了分析,得到了自由变形区任一点的应变及厚度计算公式。采用固体颗粒介质成形工艺,进行板料成形试验,成功试制出多种典型工件;对试验件壁厚分布的计算值和实测值进行了比较,证明理论正确。     

滑动摩擦接触对母线弯曲成形质量的影响

目的 研究滑动摩擦接触对1060纯铝母线弯曲成形质量的影响,得到表面质量更好的工件,降低废品率。方法 采用自行设计的V形三点式自由弯曲成形的摩擦力测试装置,通过更换不同表面粗糙度的凹模圆角、不同润滑介质以改变接触状况,进行一系列摩擦试验。通过钨灯丝扫描显微镜获得板料弯曲件表面微观形貌图,通过MATLAB软件对所采集的数据进行曲线处理。结果 得到不同粗糙度的凹模圆角以及不同润滑介质条件下的弯曲力-行程曲线。经测定,凹模圆角表面光滑时,无润滑状态下,最大摩擦力约为440 N;采用聚乙烯薄膜作为润滑介质,最大摩擦力约为100 N;采用聚四氟乙烯薄膜作为润滑介质时,最大摩擦力约为20 N。凹模圆角表面粗糙时,无润滑状态下,最大摩擦力约为235 N;采用聚四氟乙烯薄膜作为润滑介质时,最大摩擦力约为28 N。结论 添加润滑介质可以有效降低板料与凹模圆角之间摩擦力大小,进而提高弯曲件表面成形质量。滑动摩擦条件下,无论光滑还是粗糙的凹模圆角,采取润滑措施均能有效提高弯曲成形工件的表面质量,且聚四氟乙烯薄膜作为润滑介质时,得到的板料表面质量最好。     

Determination of flow factors for the semi-analytical prediction of friction coefficients

Friction conditions in sheet metal forming are mainly influenced by the surface topography of blank and tool, its mechanical properties and the properties of the intermediate medium, the lubricant. Aiming towards an analytical determination of friction coefficients for sheet metal forming, such factors should be included in suitable models and be weighted accordingly. In addition to the elastic–plastic deformation of the surface topography of the blank as a result of increasing nominal surface pressure, the influence of the lubricant can be considered using the Reynolds equation. In the present investigation, the flow factors of the elasto-hydrodynamic lubrication and mixed friction, which take into account the effects of surface topography and orientation, were calculated as a function of nominal surface pressure and nominal contact area in terms of plastically deformed surfaces. Asperity deformation is evaluated with a numerical contact model using the flow curve of base metal to calculate local contact forces.     

金属板材数控渐进成形技术及加工轨迹坐标对位研究

金属板材数控渐进成形技术，是一种通过三轴数控成形机对金属板材进行逐层辗压而成形工件的柔性加工技术。本文探讨了金属板材数控渐进成形技术的过程、原理，同时，为了有效地排除成形过程中坐标对位对零件上出现的拉裂、材料堆积、材料硬化等现象的影响，本文提出了一种基于机器视觉的非接触式加工轨迹坐标对位方法，完成了金属板料数字化渐进成形中支撑模型的非接触式高精度快速定位。