超高强度防撞梁热冲压成形工艺优化

对超高强度防撞梁的热冲压成形过程进行了模拟分析,揭示了热成形过程不同阶段板料温度、厚度、微观组织和性能的变化规律,以及初始成形温度、冲压速度和压边力等工艺参数对超高强钢热成形的影响规律,优化了防撞梁热成形工艺参数,并通过试验进行了验证。结果表明:热冲压成形过程中,板料厚度变化主要发生在高速冲压阶段,微观组织及性能变化主要发生在淬火阶段,热冲压成形件卸载后的回弹量很小;初始成形温度对板料厚度变化影响显著,初始成形温度较低时板料成形性较差;冲压速度过大或过小均易导致板料减薄严重;添加压料板会大幅降低板料流动性,易导致拉裂;对本文构件而言,最佳工艺参数是:初始成形温度为800℃、冲压速度为100mm/s,不设置压料板。     

混凝土保护层厚度与强度关系的研究

本文通过对混凝土构件保护层厚度与强度关系的研究 ,得出随着混凝土强度的提高 ,构件的保护层可以减薄 ,并通过数值回归的方法得到混凝土保护层厚度与强度的关系 ,进一步分析高强混凝土构件保护层厚度的取值问题     

板料多点与渐进复合成形方法及数值模拟

提出了多点成形与渐进成形技术相结合的板料复合成形新方法,说明了两种复合成形方式的成形原理和成形过程。建立了复合成形分析的有限元模型,对球面件的复合成形过程进行数值模拟,分析了复合成形过程产生的压痕问题及其抑制方法。结果表明,采用弹性垫技术可以有效抑制复合成形过程产生的压痕缺陷,使成形件表面光滑;球面件上等效应力和厚度的变化过程及分布规律表明,随着增量步的加大,板料接触点处的等效应力随之增加,板料的厚度逐渐减薄。复合成形实验显示,数值模拟结果与实验结果基本吻合。     

胀形对单点渐进成形厚度分布的影响

针对单点渐进成形(SPIF)技术中厚度异常减薄的缺点,提出胀形与单点渐进成形相结合的复合成形(BF+SPIF)方法,采用单点渐进成形和复合成形的方法分别将DC04冷轧深冲钢板加工为成形角55°,65°的圆锥台件,探讨胀形对单点渐进成形厚度分布的影响。其中,复合成形方法中,先将板料胀形至不同高度(15,25 mm),后采用单点渐进成形方法。结果表明:以等残余波峰高度值设定的刀具轨迹会在初始加工时造成轴向进给量的偏差,该种偏差使得制件锥口区域出现异常减薄;胀形能有效改善制件厚度分布,减小制件的异常减薄量,使制件厚度在理论值附近波动较小。     

变凸模运动曲线对板料成形极限性能的影响

研究影响板料拉深失稳的因素大都忽略凸模运动曲线对板料成形极限性能的影响,利用伺服压力机可加载任意滑块速度和位移,以筒形件拉深为研究对象,加载了不同的凸模运动曲线,采用ANSYS/LS-DYNA进行拉深模拟并经实验论证。结果表明,不同的凸模运动曲线对拉深件厚度减薄率分布会产生很大的差异,其中台阶式凸模运动曲线对提高板料极限成形能力最为显著。     

基于拉深孔成形技术的杯形件拉深数值模拟

分析了拉深孔成形时的力学机理,并以杯形件为研究对象,进行拉深孔成形有限元模拟,同时分析了拉深后拉深件的危险断面处厚度减薄率和成形极限图（FLD）。分析结果表明,拉深孔排列规律、密度和孔径变化对板料的极限拉深高度有很大影响。     

影响板料冲压成形质量因素的有限元分析

板料在冲压成形过程中经常出现起皱、鼓包及拉裂等缺陷。板料成形过程包括了非常复杂的物理现象, 涉及力学中的几何非线性、物理非线性和边界非线性, 很难用解析法研究。利用大型非线性有限元软件ANSYS/LS -DYNA, 对板料拉深过程进行了数值模拟, 分析了成形后可能发生的缺陷, 讨论了冲压速度、摩擦因数及压边力等因素对板料成形质量的影响。结果表明, 凸模和凹模0 交界处的板料首先变形, 应力及应变最大值出现在凸模圆角部位外侧板料上。板料凸缘增厚量最大, 凹模圆角处板料减薄量最大;凸模与板料间摩擦因数越大, 边缘应力越大, 板料凸缘越不易起皱, 而侧壁应力受凸模与板料间摩擦因数的影响较复杂;适当的增加凸模虚拟模拟速度不但可以提高计算效率, 并且能够保证计算精度。     

控制厚度分布的变摩擦正反向超塑成形

为研究摩擦力在超塑成形中对工件厚度分布的影响规律,以正反向超塑成形侧壁厚度均匀的TC4深筒形件为背景,采用MARC有限元数值模拟分析了预成形模和终成形模的表面摩擦系数在正反向超塑成形时对成形件壁厚分布的影响.结果表明:合理地增大预成形模的表面摩擦力能显著增加预成形的局部减薄作用,对于提高零件最终壁厚分布均匀性有利.同时,终成形模摩擦力的减小,可以使板料趋于整体变形,壁厚分布趋于均匀.根据数值模拟结果进行了变摩擦正反向超塑成形试验,制得了厚度分布在1.50～1.78mm范围内的航天用TC4钛合金深筒形件,比普通正反向超塑成形件厚度分布(1.18～2.24mm)有了很大改善.     

铝合金热冲压板件多目标优化

为解决铝合金热冲压板件存在的减薄和回弹等缺陷,采用响应面法分析了板料初始成形温度和压边力对最大减薄率和最大回弹量的影响规律。结果表明:成形件的最大减薄率随着板料初始成形温度和压边力的增大而增加;最大回弹量随着板料初始成形温度和压边力的增大而下降。最大减薄率和最大回弹量之间具有一定的冲突性。为解决这种冲突,采用多目标遗传算法NSGA-II进行多目标优化,得到Pareto最优解。进而在保证最大减薄率和最大回弹量都相对较小的情况下,确定合理的铝合金热冲压板件的工艺参数范围:板料初始成形温度为470.86~520°C;压边力为110~131.78k N。试验结果表明,合理的工艺参数可以避免破裂和减少回弹。仿真结果与试验具有较好的一致性。     

液压成形波纹管减薄率的数值模拟研究

厚度减薄率是影响波纹管成形质量的重要参数之一,因此用数值方法模拟研究波纹管液压成形过程的减薄率具有重要意义。比较了四种轴向进给加载路径(台阶形、双线性、单线性和二次曲线)对波纹管减薄率的影响,结果表明:台阶形和二次曲线路径减薄率较大,单线性路径减薄率次之,双线性路径的减薄率最小。在相同的轴向进给位移条件下,波纹管厚度减薄率随着成形压力的升高而增大。如果成形压力与轴向进给之间匹配不合理,会导致波峰处出现明显皱褶的现象。     

汽车覆盖件冲压数值模拟分析及参数优选

针对汽车覆盖件尺寸大、厚度薄、形状复杂,以及在冲压生产过程中易产生的各种质量问题等特点,采用基于DYNAFORM软件的冲压过程模拟分析技术,来快速评估模具设计,及时消除设计缺陷,并给出修改方案.以典型汽车后围零件为例,对模拟得到的板料成形极限图(FLD图)、应力分布图和材料减薄图等进行分析,评估了模具设计质量,优选了工艺设计,得到了最佳冲压工艺参数.     

Numerical simulation and experimental investigation of incremental sheet forming process

In order to investigate the process of incremental sheet forming （ISF） through both experimental and numerical approaches, a three-dimensional elasto-plastic finite element model （FEM） was developed to simulate the process and the simulated results were compared with those of experiment. The results of numerical simulations, such as the strain history and distribution, the stress state and distribution, sheet thickness distribution, etc, were discussed in details, and the influences of process parameters on these results were also analyzed. The simulated results of the radial strain and the thickness distribution are in good agreement with experimental results. The simulations reveal that the deformation is localized around the tool and constantly remains close to a plane strain state. With decreasing depth step, increasing tool diameter and wall inclination angle, the axial stress reduces, leading to less thinning and more homogeneous plastic strain and thickness distribution. During ISF, the plastic strain increases stepwise under the action of the tool. Each increase in plastic strain is accompanied by hydrostatic pressure, which explains why obtainable deformation using ISF exceeds the forming limits of conventional sheet forming.     

考虑侧碰的汽车B柱加强板材料性能梯度优化

为减轻汽车B柱的重量、提高B柱的侧面抗撞性及简化B柱的加工工艺,提出利用高强度钢板热成形技术生成变屈服强度的单一厚度B柱加强板对原车进行改进的措施。为了使热成形B柱的材料梯度分布趋于合理,利用有限元数值模拟对其进行了优化设计。以某轿车为例,基于响应面数值优化方法,采用部件碰撞仿真分析,对热成形B柱加强板的材料性能梯度分...     

柔性离散夹钳拉形工艺的数值模拟

介绍了柔性离散夹钳拉形机的特点,建立了柔性离散夹钳拉伸成形有限元模型。对球形面和鞍形面进行了数值分析,研究了拉形速度、摩擦因数和夹钳形状对成形结果的影响。数值模拟结果表明:在兼顾成形效率和精度的情况下,可选1m/s为拉形速度。润滑条件越好,成形件应力应变和厚度分布越均匀。与方形夹钳相比,圆形夹钳能有效改善过渡区和夹持区的流动状况,使应变更均匀,减薄量较小。通过实验验证了模拟的正确性,模拟结果对离散夹钳拉形机的优化设计以及实际板材拉形工艺具有指导价值。     

Application of ceramic film as means of lubrication for forming of Ti sheet in a highly localized deformation process

Incremental forming is a novel die-less sheet forming process. There is a need for special means to retain lubricant at the tool/sheet interface during forming. To fulfillthe stated aim, a porous ceramic film was developed on pure Ti substrate, and it was done through an electrochemical depsition process known as plasma electrolytic oxidation. The film with preferred pore size could be realized after several attempts by varying the processing parameters. In order to characterize the film, a variety of tests including rnicrostructure, film-substrate bond strength and tribological properties tests were conducted. On-job performance of the film was also examined by forming Ti components employing a range of forming conditions. It was found that the proposed method of lubrication was effective, and the plasma eletrolytic oxidation process can be employed to fabricate films on pure Ti sheet to provide means of lubrication during incremental forming.     

冷轧TRB薄板的连续退火工艺试验研究

为了探索连续退火工艺对TRB板组织与性能的影响,在实验室采用四辊可逆式冷轧机进行单厚度过渡区TRB板轧制,对轧制的DP590双相钢和22Mn B5热成形钢TRB薄板进行模拟连续退火试验,利用光学显微镜和扫描电镜,以及拉伸和硬度试验方法研究钢板退火后各厚度区的组织与力学性能差别.研究表明:TRB板变厚度区的最大厚度偏差为0.03 mm,长度误差<1.0 mm.TRB板在连续退火的冷却段和过时效段,其薄区温度较过渡区和厚区的温度偏低57~20℃,导致DP590钢板薄区的抗拉强度和伸长率较高,屈服强度与厚区的相当,而22Mn B5钢TRB板的屈服与抗拉强度偏高.在TRB板的变厚度区内维氏硬度波动较小.根据厚区的厚度来制定冷轧DP590双相钢TRB薄板的连续退火工艺,将更有利于保证钢板的组织与力学性能,对22Mn B5热成形钢TRB薄板建议采用罩式退火.     

KMAS冲压分析CAE软件在车身件设计及工艺预分析中的应用

论述了 CAE 冲压成形技术在车身件设计及工艺设计分析中的重要作用。并应用KMAS冲压分析CAE软件对某车型前地板进行了产品设计及工艺分析,提出了在车身件产品设计及模具设计中实施可制造性设计的方法,以及在最短时间内得到最优工艺方案的方法和实施过程。该设计及验证方法为车身设计师和制造工艺师提供了可行的产品并行工程设计方法,可有效地缩短设计验证周期并能提高设计质量,从而缩短产品开发周期。     

宽板弯曲变薄的3种理论求解方法

针对理想塑性宽板弯曲变薄问题在理论研究和实验结果两方面长期存在的矛盾,从宽板塑性弯曲变形时体积不变、平面变形假设和应变增量中性层处切向应变增量为0等变形特点出发,提出了宽板塑性弯曲变薄的3种理论求解方法。此3种理论解法概念正确,理论依据合理,推导方法严谨,对塑性成形理论与冲压工艺实践具有重要的理论价值和实用意义。     

球形面多道次多点成形的数值模拟

通过对球形面多道次成形的有限元数值模拟,分析了多道次成形数值模拟的关键技术,研究了多道次成形的特点及规律,阐述了成形过程中易产生的缺陷和需解决的关键问题。结果表明:多道次成形可以优化板材的变形路径,使变形均匀,有效地抑制起皱,提高板材成形能力。