AZ31镁合金管材游动芯头拉拔有限元模拟

运用Deform软件模拟了AZ31镁合金管材游动芯头拉拔过程,并对比研究了模具锥角、定径带长度、变径带长度对拉拔管材成形性的影响。结果表明:在拉拔AZ31管材时,最大压应力出现在外模变径段与定径段过渡区,合适的模角配合不仅能降低拉拔力,还能提高尺寸精度。模具定径段长度对管材变形时的均匀性和拉拔力的影响较大,变径段长度对管材拉拔的影响较小。最终通过实验验证了模拟结果,制备出了尺寸精度高的AZ31镁合金管材。     

多芯复合超导线拉拔的有限元模拟

利用商业有限元软件DEFORM-3D对多芯复合超导线材的拉拔过程进行有限元模拟,研究变形过程中复合超导线各亚组元的变形情况,以及拉拔速度对超导线成形的影响.分析超导线拉拔过程中等效应力、等效应变的分布规律;并且结合韧性断裂准则来预测不同位置开裂产生的可能性.总结出拉拔速度对拉拔过程的影响规律,确定了拉拔过程中的危险区域.     

游动芯头拉拔模具失效分析

为了改善游动芯头拉拔过程中芯头模具的磨损,揭示芯头在拉拔过程中不同形式的失效机理.利用扫描电镜,金相显微镜对不同失效形式下模具进行观察及成分分析,同时对拉拔润滑油和铜管进行密度和黏度测量.结果表明:芯头模具表面局部Co元素的缺失或其黏合作用相对较小,导致WC颗粒在模具表面形成竖道划痕;芯头模具由于受到管材变形时压应力,在温升和润滑不良的情况下形成环形沟槽缺陷;管坯中的气孔在变形过程中贯穿连接,以及模具表面粗糙度的提升,导致管材上的铜粘附在模具表面.     

管件电磁成形数值模拟方法及缩径变形分析

随着电磁成形工艺应用的发展,需要强有力的数值模拟方法来预测成形过程,并用来指导成形系统设计.归纳了现有的电磁成形模拟方法及各自的特点,讨论了模拟中存在的问题和面临的挑战.应用FEM软件ANSYS对铝合金管件电磁缩径成形进行了数值模拟,研究了管件均匀缩径变形规律.变形管坯轮廓验证了电磁缩径成形的模拟结果.     

芯模对双脊矩形管绕弯成形截面畸变的影响

采用芯模可有效减小双脊矩形管绕弯成形过程中的截面畸变,并提高弯曲管件的成形精度.因此基于ABAQUS/Explicit有限元软件,建立了可靠的双脊矩形管绕弯成形三维有限元模型,研究获得了芯模对截面畸变的影响规律.结果表明:沿截面宽度、高度、外脊宽度和双脊高度的最大变形量均位于管坯的棱线上;沿弯曲方向,管坯宽度、高度和双脊高度的最大变形量均出现在60°附近截面上,外脊宽度的最大变形量出现在20°附近的截面上;随着芯头个数的增加、芯头和管坯间隙的减小及其摩擦因数的减小,管坯宽度、高度和外脊高度的最大变形量均减小,而外脊宽度的最大变形量略有增大或基本不变.     

外压成形试验装置及成形特征研究

设计制造了管材外压成形试验装置,在该装置上实现了管材外侧的高压密封和内部芯模的拆装.采用碳钢管进行了薄壁空心花键件的外压成形试验研究,利用液体介质在管坯外部建立静水压力,使坯料横截面缩小并成形到置于其内部的芯模上,从而获得了空心花键形状的试验件.试验反映了外压成形压力较低、壁厚分布较均匀的特点,所获得的成形件内表面形状与芯模的外表面形状基本一致,同时,成形中不同键位管壁失稳的随机性,对成形件壁厚分布有一定影响.     

三旋轮缩旋时金属变形规律研究

利用三旋轮自动错距旋压机对管坯进行缩旋成形实验,分别研究了缩径量和旋压道次等工艺参数对缩旋成形的影响规律,并探讨了其变形机理,结果表明,三旋轮缩旋时变形区坯料的壁厚减薄,轴向长度增加,壁厚减薄量与总的缩径量成正比,在缩径量相同的条件下,旋压道次增多,坯料壁厚减薄的程度也增大。     

浮动凹模温精密成形圆柱斜齿轮变形规律分析

目的研究采用浮动凹模工艺温精密成形圆柱斜齿轮时,不同凹模运动速度下齿轮力能参数和各种场量变化规律。方法结合浮动凹模原理和圆柱斜齿轮结构特点,利用Defrom-3D软件建立变形-传热耦合有限元模型,模拟圆柱斜齿轮采用浮动凹模温精密成形过程,分析不同凹模运动速度下的变形规律。结果通过模拟分析,得到了凹模运动速度不同时的温成形斜齿轮成形载荷特点、坯料流动速度场分布、等效应力-应变分布、温度场分布等规律。结论采用浮动凹模工艺成形圆柱斜齿轮,可以减小成形力,当凹模运动速度大于凸模下行速度时,齿轮成形性更好。     

汽车桥壳管坯推压缩径工艺研究

基于动力显式有限元软件,以汽车桥壳管坯为例,分别开展了1道次和2道次推压缩径成形工艺的数值模拟,并对缩径区典型截面的壁厚分布、端部翘曲、轴向失稳等影响成形质量的因素进行了分析。模拟结果表明:采用2道次的缩径成形工艺明显要优于1道次直接成形。成形件不仅满足使用要求,而且缩径过程中模具最大载荷为360kN,对模具的损耗尽可能地降低到最小程度,有利于降低生产成本,并对随后成形出合格的桥壳胀形件奠定了基础。     

芯模参数对3A21矩形管绕弯截面变形的影响研究

为解决截面变形对铝合金薄壁矩形波导管通信信号传输质量的影响,基于ABAQUS/Explicit平台建立了3A21铝合金薄壁矩形管绕弯成形三维有限元模型,并试验验证了该模型的可靠性,在此基础上模拟研究了芯模参数对截面变形的影响规律.研究结果表明:增加芯头个数、增大芯头厚度以及芯头间间距,截面变化率减小,而增大芯头圆弧角度,截面变化率增大;当芯模支撑角度不变时,芯头个数和芯头厚度的改变仍会对截面变形产生很大影响,芯头厚度越大,管坯的截面变形程度越小.     

厚壁管温热缩口与管壁增厚的数值模拟研究

目的主要研究厚壁管两端同时温、热锥形缩口工艺的特点,以及缩口过程不同工艺参数对壁厚增厚的影响。方法通过选择合理的材料模型与热力耦合等温度场模拟参数,建立了有限元模型,使用DEFORM体积成形软件对厚壁管两端同时温热缩口工艺进行了分析,探究了温、热缩口两种条件下应力应变分布特点。结果模拟实验获得了管材缩口系数、模具半锥角、t/d0值、摩擦因子、成形温度等工艺参数,在温、热两种条件下对壁厚增厚量的影响曲线。结论管材缩口过程具有典型的变形阶段:入锥弯曲阶段、反弯曲阶段和缩口稳定阶段;管材高温下缩口变形特点为周向、轴向的压缩变形和径向的增厚变形;厚壁管缩口的增厚变形量随着模具半锥角的增大和缩口系数的减小而增大,同时受摩擦因子、成形温度、管材壁厚的影响较大。研究结果为管材缩口壁厚增厚工艺提供了基础技术数据。     

薄壁筒形件粘性介质外压缩径失稳起皱分析

缩径成形受筒坯稳定性的影响,容易产生失稳起皱,很难成形出缩径量较大的零件.提出了采用粘性介质外压缩径工艺成形直径变化量较大的薄壁异形曲面筒形零件新方法.针对坯料端部约束和自由条件下的失稳起皱问题进行了试验和有限元模拟,分析了试件失稳起皱过程中几何形状和应力的变化规律.研究表明,约束坯料端部可以改善试件失稳起皱后的应力分布规律,有利于消除褶皱,在较高粘性介质压力条件下可以直接成形出缩径量为15%的试件.     

厚壁结构管件刚模塑性成形过程的数值模拟与工艺研究

基于刚塑性有限元法,忽略了回弹和管坯与模具、芯轴的间隙的影响,建立了简化的有限元模型,对厚壁管压弯、压扁成形过程进行了数值模拟,得到了各场量的分布。根据应力分布结果,对起皱和破裂等缺陷进行分析预测,并根据截面变化情况,研究了芯轴对截面畸变的作用与影响。该研究对厚壁管件弯曲和扁化过程的工艺方法提供了依据。     

Influence of anisotropy and lubrication on wrinkling of circular plates using bifurcation theory

In this research, wrinkling in cylindrical deep drawing of a circular plate in the flange area is studied and the critical blank holder force in the deep-drawing operations has been achieved. Analytical model based on the Hill’s bifurcation method is used with regard to the inner edge of an annular plate that is subjected to tensile stress. The analysis is formulated in the form of large deformation assumption. The friction between the plate and the die, and the strain-hardening parameters are also investigated. The result of this analysis is the critical blank holder force, which is related to the critical wrinkling condition in the flange area. The Abaqus/Explicit is also used for the finite element simulations. Experimental study in order to validate the results of the analytical and finite element simulations has been performed. Analytical method, experimental tests and finite element method have been investigated to obtain critical blank holder force for four materials: ST12, ST14, copper and brass. These results showed that ST12 and copper plates have the highest and lowest compressive instability, respectively. To study the effect of plastic anisotropy of sheet on the wrinkling, some cold work operations and then heat treatment operations was carried out on three different types of plate parts. The results show that by increasing the plastic anisotropy of plate, wrinkling is partially delayed. The effect of lubricant used in the experimental tests, has been also studied. The effect of three various yield functions on the critical blank holder force, has been studied.     

上拉杆螺管缩口工艺及模具设计

通过对上拉杆螺管加工工艺进行分析,提出了采用两端一次缩口工艺,给出了坯料尺寸及缩口力的计算,介绍了缩口模的设计,并对生产中出现的问题,提出了解决措施,从而保证了该零件缩口的顺利进行。     

某子母弹弹体毛坯加工工艺改进

为了提高弹体毛坯的材料利用率和降低生产成本,开展了钢管一次收口工艺改进.根据钢管收口过程的变形规律,改进已有工装、模具,最终实现了弹体毛坯由钢管一次收口成形.该工艺的难点是控制收口的形状,以及收口过程中模具润滑材料的选择.工艺改进后,简化了工序,减少了工模具及刀具的消耗,改善了工作环境,降低了操作工人的劳动强度,极大地提高了材料利用率,产品质量稳定,符合制造与验收规范要求.     

汽车侧围前连接板冲压成形质量优化研究

针对汽车侧围前连接板的成形质量缺陷问题,本文通过有限元软件分析工艺参数对成形质量的影响,并完成拉延模面的回弹补偿。首先,以最大减薄率和最大回弹量为评价目标,采用正交实验对压边力、模具间隙、冲压速度和摩擦系数4个工艺参数进行分析,获得影响成形质量最大的因素为压边力,冲压速度次之,确定最优工艺参数为:压边力300 kN、模具间隙1.20 mm、冲压速度90 mm/s、摩擦系数0.11;其次,采用节点位移法对拉延模面进行2次回弹补偿,将零件的回弹量控制在允许范围内;最后,将最优工艺参数和回弹补偿面应用于现场实验,测得试模件的最大减薄率为14.64%,最大正负回弹量为1.254 4 mm/-1.327 0 mm,试模件的最大减薄率和最大回弹量均在允许范围内,实验结果与仿真分析结果相近,验证了本实验方案的可行性。研究表明:通过优化工艺参数能够有效控制减薄、起皱和拉延不足等缺陷,并能够在一定程度上减少回弹量;通过对拉延模进行回弹补偿可以有效地控制回弹量。     

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。     

台阶盒形件起皱和开裂改善

目的 改善台阶盒形件拉深成形时凸缘区起皱和圆角区开裂的缺陷。方法 理论分析了起皱和开裂产生的原因,利用有限元模拟分析了压边力大小、凹模运行方式和板料形状对台阶盒形件拉深成形的影响,采用实验验证了有限元模拟结果的准确性。结果 长方形板料拉深成形时,4个角部相比直边部位流动阻力更大,直边部位材料过度向模具型腔内流动,造成凸缘区周向压应力过大,进而引起起皱,当零件拉深深度较大时,圆角部位材料变形剧烈且材料流动不均匀,极易产生开裂;采用20 kN的压边力、梯形的凹模向下运行方式和类椭圆形板料的工艺参数可以控制材料流动,使板料变形均匀并改善凸缘区起皱和圆角区开裂缺陷。结论 有限元模拟可为冲裁工艺参数的选取提供理论指导。