平底筒形件主动径向加压充液拉深的数值模拟

针对低塑性、大高径比航天铝合金板材零件成形需要,提出了带主动径向加压的充液拉深新技术.通过数值模拟方法,采用动力显式分析软件ETA/Dynaform5.5对5A06铝合金平底筒形零件主动径向加压充液拉深成形过程进行了研究.以零件成形最终壁厚分布为评定标准,分析了不同主动径向压力加载路径对成形质量的影响.通过数值模拟证明了在主动径向加压充液拉深过程中,法兰变形区存在一个应力分界线,随着主动径向液压力的增加,分界线的位置内移.研究表明,采用40 MPa的液室压力加载曲线,并配合45 MPa的主动径向压力加载路径,获得的铝合金平底筒形件的拉深比为3.1,零件质量好.     

筒形件温差拉深数值模拟研究

温差拉深时,温度是影响成形的重要因素。用PAM STAMP对不锈钢筒形件的温差拉深工艺进行了模拟,分析了温度对温差拉深的影响,为筒形件温差拉深工艺的制定提供了依据。     

钛/铁复合板平底球形薄壁件充液拉深工艺研究

目的 选用充液拉深先进成形技术制备钛/铁复合板平底球形薄壁件,并研究其充液拉深变形行为,以解决传统拉深工艺制备平底球形薄壁件极易产生褶皱的问题。方法 对钛/铁复合板平底球形薄壁件在不同液压力、压边间隙及凸模与板料间摩擦因数等工艺参数下的充液拉深过程进行数值模拟。对数值模拟结果进行分析,讨论工艺参数对零件成形性能的影响以及抑制起皱的机理。最后在不同拉深工艺下进行成形试验,制备钛/铁复合板平底球形薄壁件并与数值模拟结果进行对比。结果 数值模拟和成形试验结果表明,传统拉深工艺制备的钛/铁复合板平底球形薄壁件出现了明显的褶皱,采用充液拉深工艺可以有效解决零件侧壁起皱的问题。增大液压力、减小压边间隙或增大凸模与板料间摩擦因数会导致零件减薄率的提高并降低零件侧壁起皱的风险。在压边间隙1.5 mm、液压力25 MPa的条件下,采用充液拉深工艺可以制备出侧壁无褶皱的平底球形薄壁件。结论 通过充液拉深工艺可以有效解决钛/铁复合板平底球形薄壁件成形过程中起皱的问题。     

大拉深比薄壁筒形件充液成形过程数值模拟

目的利用充液成形工艺成形普通拉深工艺难成形的大拉深比筒形件。方法通过理论公式计算了冷冲压工艺成形该制件的道次,利用有限元软件Dynaform对充液成形过程进行了3个步骤模拟,并研究了第1步拉深时初始反胀高度对成形制件减薄率的影响规律。结果利用理论公式计算,传统冲压方法成形拉深比为3.2的筒形件至少需要5个道次,而采用被动式充液成形方法只需要3个道次。每个道次的最大减薄率都在8%以内,最后得到拉深制件的最大减薄率为8.53%,在安全范围以内;第1步充液拉深时,反胀高度分别为1.75,2.75,3.75,4.75,5.75 mm时,得到制件的最大减薄率分别为5.28%,5.08%,4.8%,5.03%,5.03%。结论充液成形工艺较传统冲压工艺可以大大提高板料的成形极限,减少成形道次,成形制件质量好;合适的初始反胀高度,可以减小成形制件壁厚的最大减薄率。     

预胀对筒形件充液拉深变形和硬化的影响

为定量分析预胀对塑性成形的影响,以变形量差异较大的平底筒形件为研究对象,采用实验和数值模拟方法研究了预胀高度对双相钢DP340/590板材充液拉深的影响,分析了预胀对试件等效应变、壁厚减薄率和硬度分布的影响.研究表明,预胀显著增加平底筒形件底部的变形,即试件底部壁厚减薄率增加、硬度升高、等效应变增大.与普通充液拉深相比,相对预胀高度为20%时,试件等效应变差减小16.7%,底部维氏硬度值提高23.8%.     

2024 铝合金难成形高锥盒形件充液成形数值模拟

目的解决锥盒形件传统拉深成形十分困难,废品率高,成形质量差的问题。方法介绍了充液成形工艺的2种方式,即主动式充液成形和被动式充液成形,并利用有限元软件Dynaform对各充液成形方案进行了数值模拟。结果通过模拟分析,明确了2种充液成形方式的优缺点,提出了被动式-主动式充液成形方案,并进行了数值模拟验证;合理的预成形凸模圆角大小是A侧长边底部圆角R=40 mm,B侧长边底部圆角R=30 mm,其他底部圆角R=15 mm。结论充液成形技术与传统拉深相比,具有一定的优势;被动式-主动式充液成形方案数值模拟结果良好;预成形形状对终成形有很大的影响,改变预成形凸模圆角可控制各侧补料量。     

5A06 铝合金半球薄壁件充液拉深成形工艺研究

目的优化5A06铝合金半球形薄壁零件充液拉深成形工艺参数。方法首先利用有限元方法对铝合金半球充液拉深成形过程进行有限元仿真。对其中的关键工艺参数压边间隙和液室压力进行详细分析,优化工艺参数,然后进行实验验证。结果当压边间隙较大时法兰起皱,当压边间隙较小时零件破裂。液室压力过大,零件悬空区胀形量过大,壁厚减薄严重,容易破裂。若压力过小,液室压力的摩擦保持作用不明显,也容易使板料过度减薄而破裂。结论压边间隙控制在2.7~2.8 mm之间,液室压力控制在15~25 MPa之间,可以成形出合格零件,实验结果与有限元仿真结果相符。     

筒形件充液热拉深及冷却对性能影响的研究

目的研究筒形件充液热拉深及冷却对性能影响。方法在自主开发的RJ50实验机上进行了7075筒形件充液热拉深实验。在210℃下,对不同成形缺陷及影响因素进行了分析,并对成形的零件选择两种冷却介质进行冷却,并研究了宏观力学性能及微观组织演化。结果与温热成形相比,充液热拉深零件具有更高的尺寸精度;在充液热拉深条件下,水冷较空冷对筒形件成形后屈服强度及强度极限有轻微提高,对延伸率影响不大,水冷导致的第二相粒子要比空冷多,但水冷致晶粒粗化缓慢。结论充液热拉深可以显著提高零件的尺寸精度;充液热拉深后并及时冷却的方法,在维持材料力学性能及防止材料劣化方面是有利的。     

铝合金汽车顶盖充液成形的数值模拟

目的研究铝合金汽车顶盖拉延工序的充液成形工艺。方法基于有限元分析软件Dynaform,利用带局部刚性凹模整形的被动式充液成形工艺,通过建立有限元分析模型,优化成形过程中的关键工艺参数,分析变形规律并进行质量控制。结果成形过程中的液室压力加载路径、压边力、拉延筋,以及坯料形状等工艺参数对成形影响较大。液室压力不宜过早加载。液室压力过大或压边力过小不利于顶部产生充分塑性变形。压边力过大极易造成顶盖圆角处的破裂。结论该成形工艺可行,且数值模拟的准确性及适用性较高,采用该成形工艺可得到表面质量良好,未出现起皱、破裂缺陷的合格零件。     

筒形件毛坯热冲压成形过程数值模拟

针对某厚壁深孔筒形件,借助三维有限元模拟软件Deform-3D,对其成形的压型、冲盂和拔伸等3个工步进行模拟,分析得到各工步变形特点。结果表明,压型即将结束时载荷急剧升高,坯料底部转角处和凸台未完全充满,未充满部位在冲盂工步即将结束时得以充满;冲盂时凸模端部以下一部分锥形金属由于受摩擦作用不参与变形,随凸模刚性下移;拔...     

多台阶深筒形件成形工艺设计及仿真

根据塑性成形理论分析、计算确定某电器产品的阶梯圆筒件成形工艺,并建立有限元模型,实现多道次拉深过程的仿真.最后对仿真结果进行分析和试验验证.     

Effects of Loading Paths on Hydrodynamic Deep Drawing with Independent Radial Hydraulic Pressure of Aluminum Alloy Based on Numerical Simulation

In order to meet the forming demands for low plasticity materials and large height-diameter ratio parts, a new process of hydrodynamic deep drawing （HDD） with independent radial hydraulic pressure is proposed. To investigate the effects of loading paths on the HDD with independent radial hydraulic pressure, the forming process of 5A06 aluminum alloy cylindrical cup with a hemispherical bottom was studied by numerical simulation. By employing the dynamic explicit analytical software ETA/Dynaform based on LS-DYNA3D, the effects of loading paths on the sheet-thickness distribution and surface quality were analyzed. The corresponding relations of the radial hydraulic pressure loading paths and the part＇s strain status on the forming limit diagram （FLD） were also discussed. The results indicated that a sound match between liquid chamber pressure and independent radial hydraulic pressure could restrain the serious thinning at the hemisphere bottom and that through adjusting radial hydraulic pressure could reduce the radial tensile strain and change the strain paths. Therefore, the drawing limit of the aluminum cylindrical cup with a hemispherical bottom could be increased significantly.     

底支撑拉深工艺及模具设计

通过对底支撑加工工艺进行分析,介绍了底支撑拉深模具结构及工作过程,给出了该零件的工艺计算方法,提出了拉深凹模和凸模的设计方法,并对生产中出现的问题,提出了改进措施,保证了底支撑拉深成形的顺利进行。     

平头压痕试验确定铝合金2A12的蠕变剩余寿命研究

基于平头压痕理论和蠕变损伤理论,提出了采用平头压痕试验和拉伸蠕变试验相结合的方法来确定铝合金2A12的蠕变剩余寿命.具体思路为:(1)由拉伸蠕变试验(通过控制试验时间)获得不同损伤的试样;(2)针对受损试样,由压痕加卸载试验确定不同损伤所对应的卸载曲线顶部斜率;(3)通过计算获得拉伸蠕变试样的损伤量;(4)得到卸载曲线顶部斜率与损伤的关系曲线,并以此为标定曲线推断出铝合金拉伸蠕变损伤试样的剩余寿命.     

5A06铝合金中厚板反拉深变形行为

中厚板变形过程中的弯曲和反弯曲效应影响其拉深变形能力。本工作以航空航天常用的5A06铝合金筒形件为研究对象,采用厚度为4.5mm的中厚板进行反拉深数值模拟和实验研究,分析了变形过程中应力、应变分布特点,讨论了3种凹模截面结构形式下的变形方式,以及应变路径随着凹模圆角变化规律。结果表明:凹模内圆角与直壁区过渡区在壁厚方向上存在应力和应变梯度,并在该处外侧产生最大径向拉应力,导致了拉深破裂的发生。采用半圆形凹模截面结构时,极限拉深深度达到203mm,相对于平面凹模结构增加了40%。半圆形凹模结构能减小弯曲效应,有效降低过渡区的应力梯度和最大应力数值,有利于提高5A06铝合金中厚板拉深变形能力。     

浮动凹模主动径向加压的筒形件拉深研究

提出了一种浮动凹模主动径向加压的工艺方法,分析了凸凹模夹紧坯料在拉深过程中的力学特点,说明了该方法能提高板料成形能力的技术关键,以带法兰的筒形件拉深为研究对象,运用LS-DYNA对采用该工艺方法和常规拉深进行有限元模拟并比较,结果表明,该工艺方法的拉深效果是显著的。