基于六边界优化角度函数的多道次辊弯成形研究

目的 为了提高多道次辊弯成形中板材的成形质量、减少板材纵向弯曲缺陷的产生,提出一种基于新型六边界成形角度分配函数的多道次辊弯成形优化方法。方法 根据翼缘端部水平面投影五次曲线推导出最优辊弯成形角度公式,结合COPRA研究板件峰值纵向应变,以确定最佳成形角度分配区间;在相同条件下,利用Abaquse模拟与实验研究不同成形角度对帽形件辊弯成形纵向弯曲缺陷的影响,并分析辊弯成形工艺参数对板材辊弯过程中应力-应变的影响。结果 新型六边界成形角度分配函数的多道次辊弯成形方法可有效改善板材纵向弯曲缺陷;应力随着成形角度增量的增加而增大,等效塑性应变随成形角度和成形角度增量的增加而增加;实验与模拟结果基本吻合,验证了模拟结果的正确性。结论 优化成形角度分配函数的多道次辊弯成形方法可有效改善板材纵向弯曲缺陷,为提高辊弯工艺精度与板材质量提供一定的理论指导。     

基于成形角度分配优化函数的辊弯成形边波及纵向弯曲缺陷研究

目的 研究板材辊弯成形中弯曲角的分配方式,改善辊弯过程中出现的边波和纵向弯曲等各种缺陷,提高成形精度与质量.方法 以小截面型材帽形辊弯件为研究对象,首先提出五边界条件成形角分配函数,并进行成形角度优化,得到最优的成形角分配方法.其次研究各弯曲角度分配方式对板材产生的主要缺陷如边波及纵向弯曲的影响规律,并进行辊弯成形实验验证.结果 经过实验验证基于四边界条件的辊弯峰值纵向应变从4.15％降低到基于五边界条件的1.18％.验证了θN/3=33％×θ0时辊弯成形角度分配的合理性.结论 基于优化的弯曲角分配方式的纵向应变、翘曲波动量和偏差值、最大高度偏差都小于其他分配方式的相应值,表现出其在成形工艺上的优越性.研究结果为合理设计类似帽形件或复杂截面形件的辊弯工艺提供一定的理论指导.     

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。     

持续电流作用下金属间化合物NiAl薄板热弯成形

目的 为了解决和克服现有耐高温金属间化合物成形难、传统等温热成形效率和能源利用率低的问题,开发持续电流作用下金属间化合物薄板热弯成形新技术。方法 首先,对NiAl板材进行系统的升温实验,确定热弯成形的电流密度。然后对NiAl板材进行三点弯曲实验,确定凸模下压速度。最后,在自行设计并制作的可实现电与载荷持续复合作用的热弯成形装置和陶瓷绝缘模具上对板材进行热弯成形实验。结果 在电流密度为8.5 A/mm²、加热温度为1 300 ℃、凸模下压速度为0.5 mm/min的实验条件下,成形后的热弯件尺寸精度良好、厚度均匀,无开裂和回弹产生。结论 该方法主要针对热弯曲成形工艺,解决了金属间化合物难变形及传统脉冲电流辅助热成形难以在变形过程中持续通电的问题,改善了金属间化合物成形时产生的开裂和回弹。     

基于绕弯成形工艺的铝型材截面优化研究

异形多腔铝型材在绕弯成形区会出现严重的截面畸变,截面两侧形成宽度差,不满足平面度要求.为解决这一问题,本文采用数值模拟和实验的方法,对绕弯成形特性进行研究,并通过优化截面特征减小了成形后两侧面的宽度差.研究表明:仿真能够有效预测实际成形状态,成弧半径值、包角值及回弹角值的仿真与实际误差分别为6.7％,0.5％和11％.成形区仿真与实验所得外弧面宽度分别为79.42及79.00 mm,内弧面宽度分别为82.76及82.90 mm,误差为0.17％.通过优化产品截面得出:增强壁厚的方式不能够抵抗成形过程中立筋向内倒塌的趋势;采取增加微小凸台的方法,使得成形后右侧面宽度差由1.60 mm减小为0.90 mm,左侧面宽度差由1.74 mm减小为0.50 mm,两侧凸台能够有效地抑制立筋向内倒塌.经分析凸台位置最大主应变为0.21,未超过材料延伸率22％,满足强度要求.在8％的增重比约束范围内,优化方案增重1.8％,明显提升了成形工艺性.     

工艺参数对辊弯成形金属流动的影响规律

目的提高辊弯成形工艺中工件的最终成形尺寸精度,并为辊弯成形工艺参数的制定提供理论依据。方法以非能动空气导流板辊弯成形为研究对象,对不同参数下金属的流动规律进行研究。建立非能动空气导流板辊弯成形实验和仿真模型,根据模型,分析不同结构参数对金属成形流动规律的影响。结果较大摩擦不利于板材成形,摩擦因数为0.06~0.2之间时成形较好,建议采用塑料润滑;随着板材成形速度的增大,金属的变形抗力增大,板材与轧辊之间出现打滑现象,成形速度为5~10 m/min时成形结果较好;随着轧辊间距的增大,板材刚度降低,不利于板材成形,故其间距取为450~560 mm之间。结论实验结果与仿真结果基本一致,结果表明采用控制成形参数可以有效控制板材的金属流动,从而控制板材辊弯成形以得到更高精度。     

铜钢复合板弯片成形数值模拟与成形试验

铜钢复合钢板HALF弯片弯曲半径小,冲压成形变形量大,易出现复合界面开裂、脱层问题.采用ABAQUS三维有限元软件对HALF弯片热成形过程进行数值模拟,分析了600℃、700℃、800℃、900℃成形温度下弯片应力、弯片厚度及复合界面选定点应力,并进行了铜钢复合板HALF弯片热成形试验,测定复合界面结合率与剪切强度.结...     

复杂截面型材力控制拉弯成形数值模拟分析

复杂截面挤压型材的高精度拉弯成形是制造框架式车身的关键技术.本文基于动态显式有限元软件PAM-STAMP,针对一种典型的框架武车身用复杂截面挤压型材,对其力控制方式的直进台面式拉弯成形进行了数值模拟研究,对比分析了两种截面形状的型材截面畸变和回弹随补拉力增大的变形规律,并得到了摩擦系数对成形精度的影响.数值模拟结果表明,增加型材截面的变形刚度,可以显著地减小截面畸变和回弹;增加补拉力,增大了截面畸变但减小了回弹;增大摩擦系数,截面畸变量减小而回弹增加.     

铝合金壳体精密成形回弹控制工艺优化

目的 精确控制铝合金壳体成形回弹角度,对铝合金壳体成形工艺进行优化。方法 针对影响回弹角度的多个成形工艺参数（保温成形温度、模具间隙、摩擦因数和压边力）进行单变量逐步优化研究。结果 随着保温成形温度的升高,壳体回弹角度因流变应力的降低和校正力的升高而逐渐降低;随着模具间隙的增大,可变动模具的圆角半径增大,板材贴合模具程度降低,壳体回弹角度逐渐增大;随着摩擦因数的增大,板材加工的形状与模具更契合,成形后回弹的角度降低;随着压边力的增大,板材内/外表面间的应力差大大降低,回弹角度逐渐降低。结论 通过多个参数的逐步优化,获得最终优化工艺参数如下：保温成形温度为310℃,摩擦因数为0.15,模具间隙为1.1 mm,压边力为12 kN,对应的回弹角度为7.027°。     

基于数值模拟的管材平面弯曲成形几何加工精度规律

目的 建立高精度的有限元仿真模型可以有效地指导实际加工生产,在减少实验成本及结构件制造开发周期的同时提高成形效率。提高数值模拟中金属管材平面弯曲成形的几何加工精度,同时探究关键工艺参数对几何精度的影响规律,确定最佳工艺参数组合。方法 以管材平面弯曲成形构件为研究对象,建立了基于自由弯曲技术的管材弯曲成形有限元仿真模型,并通过实际加工实验验证了仿真精度,随后针对仿真模型的几何误差进行了参数补偿。将使用较高精度的仿真模型模拟得到的数据作为数据来源,研究关键工艺参数对仿真成形几何精度的影响机制,采用熵值法确定最佳工艺参数组合。结果 通过实际成形实验对比分析,在不同成形条件下,有限元仿真结果与实际加工结果高度吻合,两者之间的加工误差不超过2%,针对规格为32 mm×2 mm的20号碳钢管材,当轴向推进速度为5 mm/s,管材与弯曲模间隙值为0.25 mm时加工精度最高。结论 优化改进后的有限元仿真模型具有较高的几何成形精度,可有效指导实际成形工艺参数的优化工作。     

板厚对08Al薄板单点渐进成形中成形极限的影响

目的 针对渐进成形中成形极限测量难的问题,提出一种新的评定成形极限方法.方法 选用08Al为实验材料,通过模拟和实验相结合的方法,研究不同板厚下成形极限角和减薄率的关系,提出利用成形极限角和最大减薄率2个参数组合的方法判断薄板的成形极限,并通过数控实验验证提出方法的准确性,分析板厚对单点渐进成形工艺成形极限的影响.结果...     

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。     

力-位移分控多点成形新工艺及其回弹控制机理

目的对比研究力-位移分控多点弯曲成形的受力和变形特点,揭示力-位移分控多点成形技术改善成形质量的机理。方法首先设计制造出采用力-位移分控多点成形原理成形的实验装置,并进行圆柱面的实际成形,比较不同成形模式下所获得成形制件的差异,然后采用理论分析和数值模拟等手段,分析对比不同成形模式的受力与变形条件,探讨不同成形模式下的变形特点与规律。结果从理论上给出了力-位移分控多点成形能有效减小回弹、消除"直边效应"的力学原理,指出了力-位移分控多点成形技术减小回弹的根本原因在于法向约束力的作用,且回弹减小量与法向约束力的大小成正比,并通过数值模拟,从应力和应变分布、支反力变化等方面予以了验证。结论力-位移分控多点成形从本质上改变了板材的受力和变形条件,能有效提升成形质量。     

基于电磁辅助成形的汽车覆盖件成形工艺研究

目的 为解决铝合金材料在冷冲压成形工艺中回弹量大、贴模度低、流动性差等问题,对汽车覆盖件的成形工艺进行研究.方法 基于电磁场理论,结合电磁成形工艺,制定了首先采用冲压进行预成形然后通过电磁场辅助成形进行终成形的工艺方法,通过正交试验与有限元单向耦合分析相结合的方法获得了成形覆盖件的最佳工艺参数.结果 基于正交试验获得了成形工艺参数的最佳组合:工位1采用峰值电压为8 kV、厚度为0.5 mm的单层线圈的成形参数,4个工步中的放电次数依次为22,28,36,44;工位2采用峰值电压为8 kV、厚度为0.5 mm的3层线圈的成形参数,4个工步中的放电次数依次为34,42,46,58.目标件的成形尺寸和理论尺寸对比结果表明,在最佳工艺组合下成形出目标件的误差较小且均匀分布在两圆角特征附近,"凸台"特征的成形误差相对较大,其最大误差为1.47 mm.结论 通过成形试验,验证了所确定的成形工艺参数的有效性.在最佳工艺参数组合下,电磁辅助成形工艺结合冲压工艺可以应用于该汽车覆盖件的成形.     

材料成形计算机模拟的研究现状及展望

综述了计算机模拟在材料液态成形、塑性成形、连接成形加工中的应用和模拟方法、研究现状,并分析与展望了其发展趋势。     

盘件辗轧成形技术研究进展

辗轧成形作为一种先进的连续局部塑性回转成形工艺,具有成形载荷小、生产过程自动化、近净精确成形等显著的技术经济优点。盘类零件作为重要的承载基本零件类型之一,采用辗轧技术成形盘件是机械行业的重大技术创新。介绍了采用辗轮的盘件辗轧机成形盘件的工艺原理和研究现状,叙述了利用技术改造的数控径轴向环轧机辗轧盘件的工艺原理及研究进展,结果表明盘件辗轧成形技术作为一种先进的零件柔性近净制造技术,具有十分诱人的应用前景,是未来制造业的发展方向。     

连接架复合模设计

根据连接架的结构特点,分析了零件的工艺性,结合公司降成本要求,对模具传统工艺进行合并,开发了落料成形冲孔复合模.详细介绍了模具的整体结构和各个部件之间的运动关系.生产试验表明模具设计合理,结构可靠,能保证零件的成形质量,满足批量生产的要求.     

Tribology in Warm and Hot Aluminum Sheet Forming: Transferability of Strip Drawing Tests to Forming Trials

For conventional sheet metal forming at room temperature, numerous tribometers have been developed in the 20th century. At the present state of the art, there are some challenges for tribometry in warm and hot forming processes of high-strength aluminum (e.g., EN AW-7075). Especially for nonisothermal processes with heated sheets and cooled dies, the tribological design is a major challenge, which needs to be addressed by investigations with adapted tribometers. Herein, the transferability of friction and wear behavior of three different lubricants and temperatures is investigated. Therefore, tribometer test results are compared with real forming trials in combination with thermomechanical finite element simulations. Both the behavior of different lubricant types and the characteristics of tool lubrication in sheet metal forming are discussed.     

喷射成形技术产品的研究现状

喷射成形是一种快速凝固近终成形材料制坯技术，利用该技术制备的材料具有优异的性能，喷射成形技术产品在特定的领域中正在逐步取代一些传统材料，简要阐述了喷射成形技术和产品的研究发展现状。     

钢铁材料及有色合金构件的多段半固态成形工艺研究

目的为了有效抑制半固态成形过程中的液相偏析,改善半固态成形构件微观组织和力学性能的均匀性。方法提出了包括多段流变成形和多段触变成形在内的多段半固态成形工艺。多段半固态成形工艺均由半固态坯/浆料制备、预成形、控温冷却和终成形4个阶段组成,分别在热模拟试验机和机械伺服压机上开展了SKD11工具钢和6061铝合金的半固态触变成形和半固态流变成形试验。结果在初成形阶段,具有较高液相分数的半固态坯/浆料以较高的应变速率初步充填型腔,限制了液相外流的时间和空间;在控温冷却阶段,半固态坯/浆料的液相分数因部分凝固而降低;在终成形阶段,具有较低液相分数的半固态坯/浆料以较低的应变速率完成型腔的充填,由于固相晶粒在此阶段发生塑性变形而提高了成形构件的力学性能。结论获得了组织均匀性较好的钢铁材料和有色合金构件,验证了多段半固态成形工艺的可行性。