2024铝合金异形孔渐进成形工艺研究

目的 研究材料的渐进成形翻边性能。方法 使用一种硬铝合金AA2024-O,进行渐进成形圆孔翻边实验和异形孔翻边实验,并且研究了不同成形路径的多道次渐进成形对异形孔翻边零件的影响。结果 AA2024-O渐进成形翻边的极限翻边系数是0.89,材料渐进成形的翻边成形性能高于冲压翻边成形性能;异形孔翻边零件各段的高度和减薄率存在差异。结论 压缩类翻边区域和直线段翻边区域的翻边高度较高,减薄率较小,不易发生破裂;而内曲圆弧部分属于伸长类翻边,在厚度方向减薄严重,容易破裂;内曲圆弧半径越小,变形越大,越容易破裂;成形角改变的多道次异形孔翻边件破裂严重,而成形深度改变的多道次异形孔翻边件质量比单道次翻边的翻边件质量要好。     

温成形中铝合金板成形极限图的预测研究

在铝合金板温成形数值仿真中,成形极限图是判断材料颈缩失效和评价温冲压成形能力的基础.提出了一种温成形条件下铝合金板成形极限图的理论预测方法.采用曲线拟合方法建立了Al5083-O铝合金板应变硬化指数、应变率硬化指数随成形温度的变化规律;采用M-K理论模型,结合Logan-Hosford屈服函数计算获得温成形条件下铝合金板的成形极限图.计算结果与实验数据吻合较好,证实了温成形条件下铝板成形极限图的理论预测方法是正确的.     

多点复合渐进成形与单点渐进成形的对比分析

为提高金属板材渐进成形的成形质量、成形精度、成形效率和成形极限,了解不同渐进成形工艺对制件成形性能的影响,本文以典型方锥台制件为研究对象,利用有限元软件MSC.Marc对2种渐进成形工艺进行了三维建模,对比分析了单点渐进成形和多点复合渐进成形对制件等效塑性应变、厚度分布和成形精度的影响.数值模拟结果表明:单点渐进成形的等效塑性应变和厚度减薄主要集中在制件相邻侧壁间的拐角处,而多点复合渐进成形的等效塑性应变和厚度减薄均匀地分布在制件成形区;相同成形工艺参数下,相比单点渐进成形,多点复合渐进成形更有利于制件的成形效率、成形质量、成形精度和成形极限的提高,更有利于抑制破裂等失稳现象的产生.2种渐进成形工艺的成形试验表明,数值模拟结果与试验相符.     

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.     

基于弧长法和减薄率判据研究金属镀层的成形极限

用ABAQUS有限元软件结合弧长法对镀层薄板冲压成形进行数值模拟,研究了镍镀层薄板在不同应变路径下的平面应变,得到了镀层的冲压成形极限,并用RG2000型微机控制电子万能试验机结合ARGUS板金成形网格应变测试系统对镍镀层薄板进行冲压成形实验验证。结果表明,用弧长法得到的失稳减薄率可以较好地预测镀层的成形极限,而以微裂纹产生时的减薄率为失稳依据在一定程度上可以满足工程需要。     

一种微管单点成形有限元分析及成形机关键零部件承载分析

目的 为进一步扩展渐进成形技术在管件成形加工方面的应用,提高微管的成形复杂度、缩短加工时间,设计一款微管渐进成形机,对关键零部件承载及管件单点成形进行有限元分析.方法 通过对管件渐进成形机中关键零部件的静力学分析,根据有限元软件得到的仿真数据,对渐进成形机关键零部件进行尺寸修正和强度校核.结果 在管件的渐进成形加工中扩径20％的情况下管件壁厚平均减薄率为7.7％,管件渐进成形机的最大工作半径为83 mm.结论 管件成形机可达到设计要求,通过对管件加工工具的结构进行设计和优化,在保证零件强度的同时提高管件的扩径范围,在提高管件加工速度和可加工复杂度的同时降低减薄率.     

铜铝复层板成形极限图研究

为了评价铜铝复层板成形性能,采用Hosford高阶屈服准则和M-K理论推导复层板的成形极限应变表达式,通过理论计算得到铜铝复层板的成形极限图,利用胀形试验分析热处理工艺及接触方式铜铝复层板成形极限的影响,采用扫描电子显微镜对界面与断口形貌进行观察分析.研究结果表明:理论计算结果与试验结果吻合较好,铜在外侧复层板成形极限高于铝在外侧时的成形极限,热处理工艺对提高复层板的成形极限具有重要的作用,复层板两侧金属发生断裂的同时,界面产生部分脱离.     

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.     

非对称管件内高压成形过程研究

为了改善两端不对称形状管件内高压成形后的壁厚均匀性,提高管件内高压成形极限,采用Dynaform有限元模拟软件并结合实验,研究了补料压力、轴向补料量对管件成形过程中起皱和破裂的影响.结果表明:当补料压力低于32 MPa时,失效形式为死皱;当补料压力高于42 MPa时,失效形式为破裂,适宜的补料压力区间为34~42 MPa;当左右补料量分别为42和22 mm,整形压力126 MPa时,可得到合格非对称瓶形管件,管件最大膨胀量为70.75%,壁厚最大减薄率为27.12%。通过控制管材在内压和轴向力的作用下发生合理的预成形,包括管材两端的合理补料量以及合理的起皱形状和数量,可在最终的内高压成形中实现更好的壁厚均匀性,提高成形极限。     

金属板材数控渐进成形工艺的研究进展

为了总结过去十几年国内外学者对板材数控渐进成形工艺技术的研究进展,对渐进成形工艺成形机理方面的研究成果进行了综述,分析了其材料变形的特点;全面概述了近年来国内外学者有关成形工艺参数对成形极限、成形精度、表面质量及能耗和效率的影响方面的研究成果,并介绍了国内外金属板材渐进成形装备的研究进展,最后对新兴的板材渐进成形工艺进行了总结概括。现有研究表明,成形件几何精度、表面质量和成形效率等方面的不足仍然是制约该技术广泛工业化应用的关键问题,同时渐进成形件的形性协同控制机理也亟待研究。     

Experimental Study on Springback of Sheet Metal Single Point Incremental Forming

Sheet metal single point incremental forming(SPIF)is a new technology for flexible process.The springback phenomenon in single point incremental forming has been discussed.Effects of forming angle and shape of the part are analysed using simple experimental method.Tool diameter,sheet thickness,step size,material parameters and the interaction of them are also analysed by using orthogonal test.The results show that the primary factor affecting springback is forming angle.In addition,springback is decreased when the specimen has a larger forming angle.The order of the four factors that influence springback is tool diameter,sheet thickness,step size and material parameters.The forming precision will increase if springabck is decreased by optimizing the forming parameters.     

渐进成形不同热辅助工艺对制件微观结构影响的研究进展

渐进成形作为一种先进的柔性成形技术获得了当今学者的广泛关注,然而传统渐进成形工艺难以对室温环境下整体延展性较差的板料进行加工成形,研究人员提出的不同类型热辅助工艺可以通过提高板料温度环境进而有效改善上述问题。对热辅助渐进成形体系进行了简要概述,按照渐进成形加热方式的不同将热辅助工艺分为热介质加热、电辅助加热、热辐射加热和其他方式加热4个大类,在此基础上综述了不同学者在热辅助渐进成形工艺方面的学术成果,并基于不同类型的热辅助工艺,结合微观层面总结了温度对板料成形性的影响。在热渐进成形加工过程中,材料处在多场耦合作用的复杂情况下,其中热场是导致板料微观组织变化的主要原因,辅助工艺提供的额外热源有利于材料组织发生演变,最终显著改善了材料的成形性,进而提高了零件的成形极限。最后,针对不同类型的热辅助方式在供热范围与温度均匀性等工艺方面不尽相同的问题,作出了简要评价。     

基于随动支撑的板料渐进成形数值模拟

目的 提出了基于随动支撑的板料渐进成形方法,研究基于随动支撑的渐进成形在刀具与随动板之间距离不同时成形精度、厚度、轴向力、等效应变和等效应力的变化情况。方法 通过对厚度为1 mm的6061铝合金板料分别进行普通渐进成形数值模拟、刀具与随动支撑板距离为1 mm和0.8 mm的随动支撑渐进成形数值模拟,分析了板料在成形过程中成形精度、厚度、轴向力和等效应变的变化情况,并将普通渐进成形数值模拟的结果与刀具和随动支撑板距离为1 mm和0.8 mm的基于随动支撑渐进成形数值模拟结果进行对比分析。结果 与普通渐进成形相比,随动支撑渐进成形能够提升成形精度,但当刀具与随动板之间的距离较小时,成形精度较差;随动支撑渐进成形板料侧壁厚度更薄,轴向力的数值及波动范围都更大,且随着刀具与随动支撑板之间距离的减小而增大。此外,当刀具与随动支撑板之间的距离为0.8 mm时,随动支撑渐进成形板料的等效应变会明显增大。结论 基于随动支撑的板料渐进成形在一定程度上可以提高板料成形精度。     

镁合金板材成形极限图(FLD)的实验研究

首次利用电蚀网格法,在BCS-30D板材成形性试验机上进行镁合金板材成形实验,利用先进的ASAME自动应变测量系统进行应变测量分析,测试镁合金板材的成形极限图(FLD).实验表明,室温下AZ31B镁合金冷轧态板材的力学性能和冲压性能不佳,难以完成成形极限图的测试,不具备成形加工能力;热轧态镁合金板材具有一定的塑性和成形性能,并测试了其成形极限图.成形极限曲线FLC的测试对制订镁合金板材的冲压成形工艺提供了理论依据.     

复杂截面冷弯成形圆角减薄率工艺优化研究

目的 针对复杂截面车门中导轨冷弯成形过程复杂、道次繁多、Z字筋圆角减薄率过大等问题,基于车门中导轨冷弯成形工艺,优化Z字筋圆角冷弯成形工艺和减薄率。方法 利用COPRA FEA有限元仿真软件对车门中导轨成形过程进行分析,研究轧辊圆角半径、成形速度、成形策略等对圆角减薄率的影响,结合有限元分析手段不断优化工艺参数来实现中导轨Z字筋圆角精确成形,最终提出最优工艺方案并进行实验验证。结果 对于大圆角成形工艺,圆角处弯曲中性层完全位于料厚范围内,在料厚方向上既有压应力又有拉应力,壁厚减薄量较小;对于小圆角成形工艺,圆角处中性层偏出内弧面,在料厚方向上均受拉应力,壁厚只存在减薄的趋势。实验结果表明,Z字筋圆角厚度由1.33 mm变成1.46 mm,减薄率由原来的26.1%降低至18.89%。仿真结果表明,Z字筋圆角厚度由1.29 mm变成1.52 mm,减薄率由原来的28.3%降低至15.6%。对比仿真结果与实验结果可知,仿真分析最大误差为4.1%,仿真结果具有一定的可靠性。结论 最优工艺路线如下:采用大圆角、慢速成形,成形策略为中前期大圆角成形+后期小圆角成形,成形圆角半径分别为4.5、3.5、2.8、1 mm,弯折角度分别为45°、65°、78°、90°,该方案可以有效解决圆角减薄率过大的成形缺陷。     

汽车用烘烤硬化板 BH340 及深冲板 St 15 成形性能分析

进行了汽车用烘烤硬化钢板 BH340 及深冲钢板 St15 的力学性能、时效特性和烘烤硬化性能实验,并利用有限元方法模拟了 2 种钢板的成形极限和破裂点应变路径。 分析后指出, BH340 烘烤硬化效应较显著,时效效应不明显,对于汽车外覆盖件成形、涂漆烘烤工艺具有较好的适应性; St15 经形变强化后仍具有良好的塑性,适用于多道次成形工艺。 另外,2 种钢板均具有较为明显的面内异向性。     

铝/钢薄板无铆连接接头成形过程及形貌控制

目的 研究铝/钢薄板无铆连接过程中接头形貌的影响因素。方法 采用有限元模拟方法分析了铝/钢薄板在平底模具下接头形貌的成形过程。结合变形区域的金属流动情况,解释了互锁结构的形成机理,并分析了不同工艺参数对接头形貌的影响。结果 接头互锁结构主要是依靠铝板填充钢板的凹陷部位而形成的,抑制钢板与模具接触一侧的金属流动有助于接头底部和侧壁的钢板拉薄,进而形成内部凹陷,促进互锁结构的形成。摩擦因数对接头形貌参数影响较大,增大摩擦因数可显著提高接头的互锁量。结论 冲头半径、冲头圆角、凹模深度以及摩擦因数对颈厚值和互锁量均有显著影响。通过控制这些影响因素,可以得到良好的接头。此外,接头的失效形式以铝板颈厚较薄处的剪断失效为主,因此对于采用铝上钢下的无铆连接,保证颈厚值相对于互锁量更加重要。     

波长对板料锤击式渐进成形性能的影响

目的研究不同波长对板料锤击式渐进成形性能的影响规律。方法以波长为单一因素,将波长值从0.5~5 mm进行多次重复性实验,分别与普通渐进成形实验结果进行对比。结果波长对材料的成形性有显著影响,锤击式渐进成形波长值在0.5~5 mm时,板料的成形性能均高于普通渐进成形,随着波长的增加,板料的成形性能降低,成形时间减少。结论锤击式渐进成形相对于普通渐进成形在成形性能方面具有优越性,综合考虑成形性能、加工时间和表面质量等因素,板料锤击式渐进成形波长为0.5 mm时,成形性能最好。