基于不同减薄量的纵向内筋薄壁筒反向滚珠旋压分析

采用反向滚珠旋压制造带有纵向内筋的薄壁筒形件.将刚塑性有限元与工艺实验相结合,被应用于分析在不同壁厚减薄量下带有纵向内筋薄壁筒形件反向滚珠旋压成形.有限元模拟结果和实验结果都表明内筋的高度随着壁厚减薄量的增加而增加,但在模拟结果与实验结果之间存在着大约10%的误差.有限元模拟的应变等值线图表明在筒壁变形区的径向应变和内筋变形区的切向应变有助于内筋的成形.轴向旋压力有限元预测结果表明较大的壁厚减薄量导致了轴向旋压力的增加,同时也导致了旋压件表面金属材料的非稳定流动.     

钢球斜轧成形的金属流动规律

基于钢球斜轧成形原理,采用DEFORM-3D有限元软件建立了钢球斜轧成形的有限元模型。相应的实验结果表明有限元模型是可信的。利用有限元结果研究了钢球斜轧成形过程的金属径向和轴向变形规律。研究表明：坯料的金属以周期振荡方式累积变形。在轴线方向上,球体间的连接颈是变形最剧烈的位置,离连接颈越近,金属的径向变形和轴向变形越大。在横截面方向上,球体前半球的金属,离轴线中心越近,径向压缩量越小,轴向位移越大;球体后半球的金属,离轴线中心越近,径向压缩量越小,轴向位移越小。     

基于数值模拟的无芯模旋压收口工艺

为深入研究旋压收口成形机理，并为实际工艺过程提供依据，文中建立了单旋轮无芯模旋压收口成形的大变形弹塑性有限元模型，使用有限元分析软件MARC，对旋压收口成形过程进行三维弹塑性有限元模拟．对旋压成形过程的变形机理及应力应变分布的分析结果表明，变形金属在旋轮与毛坯的接触区受三向压应力作用；从已变形区到未变形区，轴向拉应变逐渐过渡为压应变，径向压应变则过渡为拉应变．随着压下量的增加，等效应力增加，径向应力最大值均出现在口部直身以及过渡圆角内壁，最薄区域（拉裂危险截面）出现在过渡圆角位置．有限元模拟结果与实际旋压变形规律吻合良好，为收口旋压成形工艺的制定提供了理论依据．     

多道次偏心旋压的工艺分析与试验研究

分析了偏心旋压与传统轴对称普通旋压的区别，利用ANSYS软件对偏心类管件的缩径旋压进行了三维有限元数值模拟，并解决了模拟中的动态边界及摩擦问题．通过模拟得到了变形瞬间接触区工件的应力场分布，工件的网格变化，变形终步毛坯的应力场、应变场分布以及轴向伸长量，并分析了偏心旋压中的一些常见现象及缺陷．模拟结果表明：偏心旋压不同于传统轴对称普通旋压，其成形参数的变化明显呈非轴对称分布；成形机理受旋压方式、偏心距、进给比、旋轮圆角半径、道次下压量以及毛坯壁厚等影响．试验结果表明，工艺参数对轴对称普通旋压的旋压力及成形质量有很大影响．文中最后基于试验结果就不同工艺参数对偏心旋压下旋压力及成形质量的影响进行了讨论、     

φ630四旋轮强力旋压机工艺数值模拟及实验研究

通过使用有限元模拟软件Deform对φ630四旋轮强力旋压设备的旋压成形过程进行模拟,分析了旋轮工作角和压下量对金属成型及流动性的影响,给出了合理的旋轮工作角和压下量参数,通过实验验证了在上述变形条件下的无缝钢管旋压成型效果。     

确定锥形管无模拉伸速度制度的数学模型

无模拉伸是一种金属柔性塑性加工方法,它的应用消除了常规拉拔过程存在的缺陷,使轴向变断面制品的拉伸成形以及难变形材料的成形加工问题得到很好解决.在分析锥形管无模拉伸的变形机制及可行性的基础上,提出了锥形管无模拉伸速度或冷热源移动速度的理论计算方法,并给出了相应的数学模型.实验研究证明,提出的速度模型较好地表达了无模拉伸速度变化规律,可用于确定有关的速度制度.     

基于不同减薄量的镍钛合金管热旋压成形分析

为探索镍钛形状记忆合金管热旋压成形规律,采用有限元法进行了镍钛形状记忆合金管滚珠热旋压成形模拟,获得了镍钛合金管坯在不同壁厚减薄量下的温度场、应力场和应变场,并进行了旋压载荷的预测.模拟结果表明,热旋压成形时管坯及芯模和滚珠与管坯接触部位的温度都有不同程度的上升,并且随着壁厚减薄量的增加,管坯、芯模和滚珠的最高温度均呈上升趋势.管坯应力沿管坯周向差别较大,而应变则在管坯壁厚方向上变化较大,外层金属较内层金属更易发生塑性变形.随着减薄量的增加,各方向的旋压载荷均明显增大,轴向载荷远远小于径向和切向载荷.     

楔横轧小断面收缩率轧件螺旋组织缺陷研究

轧件发生局部变形是楔横轧的主要工艺特征,尤其小断面收缩率轧件轴向流动能力弱,内外变形差异显著导致楔横轧成形困难.除了容易产生心部破坏缺陷,在轧件表层一定范围内出现的螺旋组织缺陷,也会降低产品的机械性能.本文通过轧制实验,展示出轧件螺旋组织缺陷宏观上呈现为车削后在表层一定深度范围内沿展宽螺旋线分布的亮带,微观上由轧件表面折叠向内部延伸呈带状分布的组织形态.结合有限元数值模拟方法研究了缺陷产生的主要原因,发现由于成形区的金属发生沿展宽负向的金属流动,导致轧件形成沿展宽螺旋线分布的表面折叠和小轴向应变带.同时,螺旋带附近较大的径向压缩使轧件由表面向内部沿折叠裂纹方向组织具有方向性.采用对模具楔尖倒圆角局部改善金属沿负展宽方向的轴向流动,可以既消除表层螺旋组织缺陷,又避免轧件心部损伤风险,使成形质量满足使用要求.经实验验证,确定了模具楔尖圆角的最优取值.     

方管双辊交互式成形模式的仿真与分析

方管的双辊交互式成形模式(Roll-Box)是一种新的圆成方成形模式.将共旋构架下材料客观性本构模型引入大变形弹塑性动力显式有限元算法,选用解析法描述轧辊,并推导出与其对应的接触算法,建立了双辊交互式成形方式有限元仿真模型,对圆成方再成形过程进行仿真.通过分析壁厚变化、周向收缩(拉伸)和应力等变形情况,为双辊交互式成形模式的实现提供了试验和理论基础.     

采用虚拟试验解决金属粉末注射成形制品的质量问题

针对在金属粉末注射成形中,反复试模法优化工艺参数成本高、时间长的不足,通过扩充MoldFlow MPI软件中的材料数据库,对316L不锈钢合金模芯零件进行虚拟实验研究.研究结果表明,由于熔体流动的"跑道效应",当采用单浇口注射成形时,模芯两侧熔体流动严重不平衡,端面4个波峰和波谷明显,中部芯柱出现欠注,零件中间芯轴处成形最困难.通过优化单浇口位置、数量和零件的结构设计,采用对称双浇口设计方案解决了实际生产中存在的断裂、欠注和不良流动等质量问题.     

倾斜类管件单道次缩径旋压的数值模拟

为了研究非轴对称旋压的成形机理,并为以后的参数优化及工艺设计提供依据,采用有限元分析MSC.MARC软件,基于三维弹塑性有限元理论建立有限元模型,对倾斜类管件的旋压成形过程进行了数值模拟.分析得出了单道次旋压成形时的金属流动特点及应力、应变分布规律,并预测了成形过程中可能出现的缺陷及其区域.模拟和工艺试验结果表明:倾斜使得旋压件的变形网格、应力场、应变场、壁厚分布都呈非轴对称分布,旋压件的三向主应力、应变在圆周方向大致呈正弦或余弦分布;成形时毛坯向0°域倾斜,该区域的起旋点附近具有较严重的壁厚减薄现象,是倾斜类管件旋压成形时较容易发生破裂缺陷的区域.     

旋压法兰起皱预测

针对金属薄板在普旋成形时易出现法兰起皱失效的问题,开展了铝合金封头普旋成形的有限元仿真及实验研究,分析旋压法兰边的弹性应变能及其增量与起皱失稳之间的关系,提出了铝合金材料的起皱判据.结果表明:在金属薄板普旋成形过程中,旋轮给坯料施加的变形力导致了法兰边的弹性应变能增加和振荡.由于弹性应变能增量幅值的增加,法兰边和旋轮作用区围成的扇形区域中出现了不稳定区域,故产生失稳起皱.基于Drucker公设提出了法兰起皱的判据,并建立了计算流程.通过普旋实验的验证可知,该判据能较准确地预测旋压成形时法兰边的起皱缺陷.     

摩擦条件对超薄壁大径厚比屏蔽套旋压过程的影响

建立了Hastelloy-C276材料超薄壁大径厚比屏蔽套的二维正旋仿真模型,应用大型有限元软件MSC.MARC进行了仿真分析,探讨了旋轮与工件以及工件与芯模之间摩擦因数的变化对应力,应变和材料流动的影响规律,并分析了在旋压过程中由于摩擦因数过大而引起的断裂现象,从而为大径厚比,超薄壁屏蔽套的制造方法提供理论指导。     

基于数值模拟和响应面法的级进模成形优化

针对级进模成形件存在的起皱、破裂和成形精度低等质量缺陷,以某阀门支架零件为研究对象,采用多工步多工序的建模方法建立级进模成形全工序有限元模型。该模型可继承已成形工步的变形、应力等信息,并能够分析相邻工步变形的相互影响。以最大减薄率、最大增厚率和导正孔移动量作为优化目标,以压边力、摩擦因数、凸凹模间隙为设计变量,给出一种用于控制优化级进模成形件质量的数学模型;结合响应面法将此优化模型用于该阀门支架零件级进模成形参数的优化,得到质量缺陷最小化的成形参数组合。研究结果表明:采用该方法所得数值模拟结果与实际生产试制结果相吻合,无起皱和破裂缺陷,表明该优化方法是可行的,可有效指导级进模成形零件的产品质量控制。     

凸模形状对厚壁筒体上热翻接管孔的影响

通过DEFORM3D软件模拟球形、锥形及圆柱形三种不同类型凸模结构下的筒体热翻孔过程,分析了筒体件热翻孔的变形特点,以及凸模结构对该成形的影响.研究得出球形结构的凸模可使翻孔过程平缓、均匀地发展,较利于翻孔成形.     

铝合金封头旋压成形变厚度毛坯设计方法

基于Abaqus/Explicit平台所建立的封头多道次旋压仿真模型,研究旋压成形过程中初始板坯坯料与旋压成形构件的几何映射关系,提出了基于普旋减薄率和基于剪旋正弦规律的2种变厚度板坯设计方法,以改善旋压成形中的壁厚不均匀现象.结果表明:变厚度板坯能够沿径向合理地预分配材料,明显地改善成形构件壁厚均匀性,其中以剪旋设计的变厚板最优,但是变厚度板坯成形旋压力也较大.利用所提出剪旋正弦规律的变厚度板坯设计方法完成了铝合金球形封头的旋压成形实验,获得了具有较好成形精度的旋压构件.     

铝合金环形座锻件等温精密成形工艺研究

为选择合适的铝合金环形座锻件等温精密成形工艺,防止各种缺陷的发生,并使其获得合格的力学性能和抗应力腐蚀性能,采用有限元方法模拟了环形座锻件的成形过程。分析了成形时的金属流动规律,并通过预锻制坯和三次模锻工艺形成了外形完美、性能合格的高质量铝合金环形座锻件。结果表明,环形座外环壁表面处易受剧烈剪切变形而产生粗晶缺陷,因此应适当减小该处的坯料体积。坯料设计时应精确计算体积,避免多余金属过多引起终锻后期的大量金属外排,从而防止外环壁折叠缺陷的产生。通过采用多次模锻的方法在每次模锻后去除多余飞边和连皮,既可以减小下一阶段模锻成形过程中飞边桥部的阻力,降低模压力,又可以防止终锻时大量金属外排造成的折叠缺陷。     

拔制工艺对内螺旋凸筋管成形的影响

采用正交试验与单因素试验相结合的方法分析了拔制工艺因素对内螺旋管凸筋成形的影响规律。研究结果表明,内外模设计参数一定,管料的筋底壁厚压下率ε是凸筋成形的关键,ε=25％—30％ 有利于凸筋成形;管料壁厚不均度δD 对凸筋成形有重要的影响,δD<0.05 有利于凸筋成形;管料筋底壁厚压下率ε增加,凸筋的拉缩量增大,并且凸筋成形与内螺旋管凸筋的宽周比K 没有明显的相关关系。     

管材壁厚对双直径圆管吸能元件成形与自由翻转的影响

利用ABAQUS 6.14软件模拟了在不同壁厚下,材料为20钢双直径圆管吸能元件的液压胀形、折叠和自由翻转的过程.并分析了不同壁厚下液压胀形与折叠后的壁厚分布,准静态压缩翻转变形模式以及准静态压缩时翻转力与翻转半径与推导公式之间的关系.结果表明：壁厚减薄程度与管材初始壁厚大小有关;20钢双直径圆管成形后发生轴向压缩时其自由翻转的模式多为内管外翻;推导的翻转力与翻转半径理论公式与实际测得翻转力与翻转半径的结果比较吻合.     

芯棒直径对楔横轧5Cr21Mn9Ni4 N空心气门壁厚均匀性的影响规律

楔横轧空心轴类件存在壁厚分布不均问题,特别是在小直径大长径比空心件楔横轧成形中更为突出.本文在Gleeble-1500D热模拟实验机上进行了5Cr21Mn9Ni4N耐热钢的热压缩实验,得到了5Cr21Mn9Ni4N的热变形本构方程.通过改变芯棒直径,采用有限元仿真和实验相结合的方法,研究了楔横轧轧制空心气门过程中的壁厚变化规律.研究结果表明,带芯棒轧制时,芯棒直径存在临界值,在该值下进行轧制,空心气门预制坯壁厚均匀性最优;楔横轧空心件时,金属轴向均匀流动是壁厚均匀的必要条件;轧件轴向拉应变减小,径向压应变变大,周向应变在0附近且为拉应变时,壁厚较为均匀.