飞机蒙皮振动辅助拉伸成形工艺分析

拉伸成形结束后,由于残余应力的存在导致蒙皮零件产生较大的回弹,会严重影响蒙皮的使用质量。基于回弹产生的原因,从工件的应力-应变机制阐述了振动减小残余应力的机理,提出了一种振动辅助飞机蒙皮拉伸成形的新工艺方法,给出了该工艺的主要参数——频率、振幅在应用选择上的依据条件及实际运用中可选择的合理范围。以飞机前缘蒙皮拉伸成形为例,通过数值仿真模拟,分析了施加振动对成形蒙皮零件回弹的影响以及频率、振幅对改善回弹的影响,并通过实验加以验证。结果表明,在飞机蒙皮拉伸成形过程中,施加振动可以更加有效地减小零件的回弹,当选取的工艺参数频率为30 Hz左右、振幅在1.5 mm左右时回弹值最小,效果最佳。     

超声振动对7075铝合金板材时效成形性能的影响北大核心CSCD

基于自制的超声振动时效成形装置对7075铝合金板材进行了超声振动时效成形,研究了超声振动作用对该铝合金板材时效成形性能的影响。结果表明:超声振动的作用能显著改善时效成形构件的成形效果,而对合金的拉伸性能影响不大;随着超声波施加时间的延长和施加功率的增加,试样回弹率降低,强度(屈服强度、抗拉强度)和伸长率略微增加,与未施加超声波时相差不大。经超声作用的试样晶粒特征无明显差别,但随着超声波施加时间的延长和超声波施加功率的增大,第二相粒子的数量和尺寸出现逐渐减小的现象,晶内位错密度减小,拉伸断口韧性断裂特征更显著。     

超声振动对7075铝合金板材时效成形性能的影响

基于自制的超声振动时效成形装置对7075铝合金板材进行了超声振动时效成形,研究了超声振动作用对该铝合金板材时效成形性能的影响。结果表明:超声振动的作用能显著改善时效成形构件的成形效果,而对合金的拉伸性能影响不大;随着超声波施加时间的延长和施加功率的增加,试样回弹率降低,强度(屈服强度、抗拉强度)和伸长率略微增加,与未施加超声波时相差不大。经超声作用的试样晶粒特征无明显差别,但随着超声波施加时间的延长和超声波施加功率的增大,第二相粒子的数量和尺寸出现逐渐减小的现象,晶内位错密度减小,拉伸断口韧性断裂特征更显著。     

航天用铝合金蒙皮拉形工艺研究

采用FET-1000T横向蒙皮拉伸成形机设备对2A14铝合金进行了蒙皮拉形工艺的研究。研究结果表明:对于单曲率蒙皮零件的成形,主要采用先预拉伸再弯曲成形后补拉伸的拉形工艺,预拉伸主要是保证成形前坯料的平直,补拉伸是为了减少零件弯曲成形后的回弹;经过预拉伸处理的蒙皮,母线直线度在0.9~1.2 mm之间,厚度在8.03~8.10 mm之间,其成形后的母线直线度大致呈现中间低两边高的现象,而厚度分布则呈现中间厚两边薄的趋势;适当的增加约0.6%的补拉伸量,既可以提高蒙皮的型面贴合度,又可以保证蒙皮的力学性能,从而达到蒙皮零件成形/成性的协同控制。     

大厚度双曲度铝合金飞机蒙皮拉伸成形工艺优化

拉伸成形工艺是飞机蒙皮零件的基本成形方法.针对某大厚度双曲度铝合金飞机蒙皮进行了拉伸成形工艺研究和优化.为了保证数值模拟的准确性和可靠性,进行了材料性能测试试验,获取了该蒙皮多道次加工时每一道次、不同热处理状态下的材料性能.通过数值模拟,研究了拉伸成形工艺参数包括各道次拉伸量、上模压力、合模间距对贴模和回弹的影响规律....     

多点拉形中回弹的影响因素研究

多点拉形是成形飞机蒙皮件的一种新技术。整体模具被离散的多点模具代替,在多点模具和板料之间放置弹性垫用来抑制压痕。在卸载之后,不仅有板料自身的恢复变形,还有弹性垫恢复到原来的形状的影响,这使得多点拉形比传统拉形的回弹更加复杂。文章对多点拉形成形蒙皮类零件的成形和回弹过程进行了数值模拟,分析了拉伸量、板厚、材料、摩擦系数等因素对回弹和成形精度的影响。结果表明,拉伸量越小,回弹量越大;板料越薄,回弹量越大;板料的弹性模量越大,回弹量越小,对成形件的形状影响越大;摩擦系数越大,回弹量越大。比较了在相同的成形条件下柱面件、马鞍面件、环面件回弹的大小,结果表明,回弹对单曲度成形件的影响比双曲度的大。     

钛合金蒙皮拉形数值模拟与试验

蒙皮类零件通常采用拉形工艺进行成形。基于通用分析软件Abagus对钛合金蒙皮拉形工艺过程进行了数值模拟,通过正交试验获得了较优加载轨迹组合参数,并分析了较优加载轨迹参数下零件成形效果,试验结果表明,回弹量大,成形零件不合格,需进一步控制回弹;研究了预拉与补拉对蒙皮拉形的影响,得出预拉可使板料应力均匀分布和补拉可减小回弹量的结论;利用Think Design软件对模具型面进行回弹补偿,模拟结果显示可以将回弹量控制在有效范围内。     

温热条件下TC4钛合金板材超声振动辅助拉伸工艺研究

针对钛合金板材塑性变形能力差、成形温度高的问题,提出了温热条件下超声振动辅助成形方法,希望在温热环境条件下进一步提高钛合金板材的成形性能。本文通过200-600℃条件下的TC4板材超声振动辅助拉伸实验,分析了超声振动工艺参数对钛合金板材拉伸过程当中的工程应力-应变曲线、屈服强度、延伸率等性能指标的影响规律,并对拉伸试件显微组织及断口形貌进行分析。研究结果表明,温热拉伸过程施加合适的超声振动工艺参数,可以使TC4板材流动应力、屈服强度进一步降低,延伸率进一步提高,能够实现在温热条件下进一步提高成形性能的目的。     

超声振动对渐进成形过程成形力的影响

为研究超声振动对成形过程中塑性变形的作用机理,探究了不同超声振幅与不同步距条件下超声振动对成形力及微观组织的影响。首先,搭建了基于数控铣床的超声辅助渐进成形实验平台,其中施加在工具头上的超声振动振幅可调。然后,进行了不同超声振幅以及不同步距条件下的直槽渐进成形实验,并对轴向和横向成形力进行了采集与分析,对施加超声振动条件后成形件的微观组织进行了观察。结果表明,施加超声振动后轴向力和横向成形力都有所减小,其中横向力的减小效果比轴向力明显,较小步距相比较大步距对于成形力的减小具有更好的效果。成形力下降率随着超声振幅的增大而增大,但是减小幅度会随成形步的增加而减小。     

脉冲电流对1.5 GPa级低碳钢V形弯曲回弹的影响

利用金属材料的电致塑性效应,以1.5 GPa级高强度钢为研究对象,在板材V形弯曲成形过程中引入脉冲电流,分析模具结构及电辅助弯曲工艺对V形弯曲回弹的影响。结果表明:脉冲电流对1.5 GPa级高强度钢板的V形弯曲回弹起到了明显抑制作用,回弹角大幅度降低,并且电流沿板料长度方向施加比沿厚度方向施加作用更显著。弯曲后保持通电的比先通电保持后弯曲能更好地抑制回弹的产生。随着电流密度、通电时间以及频率的增加,回弹角逐渐减小;经过脉冲电流成形后,板料表面质量良好,回弹减小,其变形区硬度有所提高。     

机翼前缘蒙皮拉形工艺参数优化与试验

飞机机翼前缘蒙皮,由于其形状和成形材料的特点使拉形结束卸载回弹后会产生较大的回弹量,对零件的成形质量影响较大。文章分析机翼前缘蒙皮零件的典型成形方案,确定主要加载轨迹参数,利用正交试验设计方法设计拉形工艺方案,通过有限元模拟和结果分析,获得了主要工艺参数对成形零件回弹量的影响规律。针对某前缘蒙皮零件,根据有限元分析结果,对工艺参数进行设计和优化,通过生产性试验,获得了成形质量较好的试验零件,并进行厚度、应变测量和对比分析,验证了有限元模拟的精度。     

Optimization on springback reduction in cold stretch forming of titanium-alloy aircraft skin

An optimization method was presented for cold stretch forming of titanium-alloy aircraft skin to determine process parameters and to reduce springback.In the optimization model,a mathematical formulation of stress difference was developed as an indicator of the degree of springback instead of implicit springback analysis.Explicit finite element method(FEM)was used to analyze the forming process and to provide the stress distribution for calculating the amount of the stress indicator.In addition,multi-island genetic algorithm(MGA)was employed to seek the optimal loading condition.A case study was performed to demonstrate the potential of the suggested method.The results show that the optimization design of process parameters effectively reduces the amount of springback and improves the part shape accuracy.It provides a guideline for controlling springback in stretch forming of aircraft skin.     

基于数字化的蒙皮拉形加载轨迹优化与应用

针对飞机平尾前缘蒙皮零件,提出了利用数字化的方法进行拉形加载轨迹的优化思路.首先,计算出零件成形所需的拉伸率和包覆角,应用飞机蒙皮拉形工艺设计与制造系统对加载轨迹进行仿真,优化得到了成形精度高的钳口运动轨迹;其次,将运动轨迹转化为边界条件,利用Pam-stamp有限元模拟分析了拉形后的减薄和贴模情况,以说明优化后的加载...     

温度/超声复合能场对2195铝锂合金弯曲性能的影响

针对铝锂合金弯曲成形过程中易产生破裂和回弹大的问题,进行了温度/超声复合能场下的弯曲工艺研究,希望在保证成形质量条件下借助超声振动能场降低铝锂合金弯曲成形温度。在80~200 ℃温度条件下通过与1.0~1.6 kW超声振动能量复合,分析了温度/超声复合能作用形式对2195铝锂合金板材弯曲力、弯曲回弹量、弯曲圆角半径及显微组织的影响。结果表明,通过与超声振动能场复合,在相对较低的热成形温度条件下,不仅降低了2195铝锂合金弯曲力,还有效抑制了2195铝锂合金弯曲回弹和破裂,从而提高了2195铝锂合金的高温软化效果和弯曲性能。     

汽车前保险杠加强板回弹分析与工艺控制

高强度钢板成形时,回弹是需重点控制的缺陷之一,控制回弹首先要对回弹量进行准确预测。采用有限元分析软件DANAFORM对汽车前保险杠加强板成形过程进行数值模拟仿真,并对模拟结果进行分析,根据模拟结果对模具型面进行了调整,将最终结果应用于模具制造,生产出了合格产品。     

飞机蒙皮包覆拉伸成形加载轨迹设计优化方法

加载轨迹对飞机蒙皮拉伸成形质量有着至关重要的影响。针对单凸双曲度蒙皮包覆拉伸成形,系统研究了成形加载轨迹设计以及优化方法。基于应变控制方法,通过几何解析建立了成形初始加载轨迹及加载范围计算模型;采用有限元数值模拟技术和优化理论相结合的方法,建立了优化计算所需的蒙皮包覆拉伸成形有限元分析模型和加载轨迹优化数学模型。实际算例表明,该方法有效可行,为提高飞机蒙皮成形质量提供了有效的解决途径和方法。     

柔性压辊拉形中回弹的数值模拟

拉形是飞机蒙皮件的主要成形方法。柔性压辊拉形是一种新的拉形工艺,将传统的拉形过程中使用夹钳进行拉伸包覆的加载方式,改变为利用柔性压辊垂直下压的加载方式,使板料产生变形。对柔性压辊拉形成形球形件的过程和回弹进行数值模拟,分析加载量、板厚、板料与模具之间的摩擦系数等因素对回弹的影响。研究结果表明,在柔性压辊拉形方式下,成形件应力分布比较均匀,且在成形一定尺寸的球形件时,加载量越小,回弹量越大;板料越薄,回弹量越大;板料与模具之间的摩擦系数越大,回弹量越大。