金属板料拉胀成形工艺的进展

阐述了金属板料拉胀成形工艺研究的一些新进展．新的拉胀成形工艺包括：垫层拉深工艺、粘性压力成形、多点成形、数控增量成形．对各种新工艺的特点及应用情况进行了讨论，并介绍了拉胀成形中工艺参数测定的一些新方法．     

PEI板材粘性介质温热胀形及有限元分析

根据不同温度条件下聚醚酰亚胺（PEI）力学性能和粘性介质压力成形原理,采用胀形和有限元分析方法对PEI板材粘性介质温热胀形过程进行研究,得到了不同温度条件下PEI板材的极限胀形试件高度以及变形过程应力与速度场的变化规律,分析了粘性介质温热成形对极限胀形试件的壁厚分布、透光性以及表面粗糙度的影响。研究结果表明：PEI板材在20~150 ℃范围内,随着温度的升高,材料等效应力分布梯度与材料流动速度分布梯度逐渐减小,试件变形更加均匀;PEI板材粘性介质温热胀形试件的最大壁厚减薄率在胀形试件中心呈现区域性分布,最大壁厚减薄率区域面积随着变形温度升高而增大,试验结果与有限元分析结果基本吻合;此外,通过对于PEI板材胀形试件的观测和粗糙度的测量,发现胀形过程没有对零件表面质量造成影响。     

厚壁双金属复合管外胀成形工艺研究

采用卸载理论对厚壁双层金属复合管在胀形成形后接触面上的配合性质与材料力学性能之间的关系进行了分析和研究.利用内、外管周向应变的变形协调条件,得出了胀形力pi与内、外管之间残余接触压力pc′的关系式.根据成形过程中残余接触压力的不同,得出了胀形力pi的工作压力范围.采用MSC.Marc对厚壁双金属复合管外胀成形工艺进行了有限元分析和数值模拟.结果表明:采用适当的胀形类成形工艺,可以在卸载后使不同材料的厚壁双层金属复合管材呈紧密配合状态.     

多通管接头反向加压成型新工艺及其应用

分析了在反向压力作用下的多通管接头反向加压橡胶胀形新工艺的成形方法、成形条件和成形过程，建立了胀形变形区的流动模型和速度图，用上限理论推导了求解成形力的近似计算公式，通过对比实验，研究了多通管接头橡胶胀形新工艺的成形能力和应用．     

一种板材小圆角胀压复合成形工艺解析

针对薄壁板材零件小圆角特征成形制造难的问题,提出了一种新型胀压复合成形工艺.其关键工艺参数为:预成形高度、预成形凹圆角大小和终成形胀形压力与背压凸模运行速度匹配关系.预成形高度决定了终成形小圆角的材料储备,预成形凹圆角的最佳值为充液拉深时凸模圆角可取的最小值,通过理论分析给出了预成形高度和预成形凹圆角的计算方法.建立了胀压复合成形过程力学模型,通过应力状态分析给出了不同胀形压力与背压凸模运行速度匹配关系下坯料圆角区变形状况.同时基于有限元模拟和工艺试验,研究了预成形高度和终成形胀形压力与背压匹配路径对试验件成形质量的影响,验证了理论分析的准确性,并证明了该新工艺的适用性.     

PEI板材黏性介质温热胀形及有限元分析

根据不同温度条件下聚醚酰亚胺(PEI)力学性能和黏性介质压力成形原理,采用胀形和有限元分析方法对PEI板材黏性介质温热胀形过程进行研究,得到了不同温度条件下PEI板材的极限胀形试件高度以及变形过程应力与速度场的变化规律,分析了黏性介质温热成形对极限胀形试件的壁厚分布、透光性以及表面粗糙度的影响。研究结果表明:PEI板材在20~150℃范围内,随着温度的升高,材料等效应力分布梯度与材料流动速度分布梯度逐渐减小,试件变形更加均匀;PEI板材黏性介质温热胀形试件的最大壁厚减薄率在胀形试件中心呈现区域性分布,最大壁厚减薄率区域面积随着变形温度升高而增大,试验结果与有限元分析结果基本吻合;此外,通过对于PEI板材胀形试件的观测和粗糙度的测量,发现胀形过程没有对零件表面质量造成影响。     

封头内高压胀形工艺有限元模拟

针对目前国内凸形封头生产工艺中出现的制造难的问题,本文提出了一种"封头内高压对胀成形"的新工艺。通过分析金属封闭型腔内压力胀形机理,利用自编制MATLAB程序生成DEFORM有限元仿真控制命令流,将金属胀形过程的几何参数及温度场逐步导出,结合实际气体状态方程式计算,得到受气体压强作用下金属的内部载荷值,导入有限元模型中替换原有载荷值后启动有限元运算模块,进行下一步模拟计算。实现模型在非定向变载荷作用下的成形仿真,并得出主要参数的关系曲线,为气压胀形理论在封头成形领域的可行性提供一定参考。     

基于ANSYS Workbench的航空导管橡胶成形系统开发及成形性能分析

为提高有限元建模仿真效率、降低工程技术人员的操作难度，研究了T型三通管橡胶复合胀形仿真过程中涉及的关键问题。基于ANSYS Workbench仿真平台开发了航空导管橡胶成形系统，创建了建模仿真流程、参数化建模工具与仿真分析工具。利用开发的工具进行了T型三通管橡胶复合胀形研究，分别对最优工艺参数成形及起皱、破裂等成形缺陷进行模拟，以成形高度及壁厚最大增厚率与最大减薄率为成形性能评价指标，将仿真结果与现有试验结果进行对比。结果表明，使用开发工具进行有限元仿真的结果与试验结果吻合良好，验证了开发的航空导管橡胶成形系统的有效性，为成形试验及性能分析提供有效的参考与指导，具有一定的工程实际应用价值。     

汽车后桥缩径-胀形工艺的仿真分析

针对汽车后桥的缩径-胀形工艺,为得到合理的胀形加载路径,在缩径实验的基础上,使用ABAQUS软件对缩径-胀形工艺进行了数值仿真,确定了仿真过程中的边界条件以及加载方式,分析了不同的加载路径对成形过程的影响,考察了液压胀形的主要工艺参数,即液压与轴向进给量对成形过程的影响,得到了合理的加载路径. 仿真结果表明,缩径仿真结果与实验结果较为吻合;第1次胀形取胀形压力为常压47 MPa,第2次胀形取多线性加载路径,所得桥壳外形和尺寸较为理想;在第2次胀形时进行退火处理,胀形桥壳应力分布更为均匀,所需胀形压力也较小.      

橡胶胀形工艺及应用

对利用橡胶在复合外力-管端部的轴向压力和反胀形压力作用下的管材胀形工艺进行了实验研究.成形时轴向压力和反压力可单独作用亦或同时施加.文中列出了T形管接头胀形实验结果.利用上限边界法预测在复合外力作用下的总成形载荷.     

两道次板材渐进成形过程仿真与实验验证

针对渐进成形工艺加工侧壁较陡零件时板材厚度减薄严重的问题,通过建立基于ABAQUS的两道次板材渐进成形有限元模型,比较单道次与两道次成形路径下零件厚度分布和等效塑性应变历史变化规律,研究了两道次成形策略对板材成形极限的影响。结果显示,与单道次成形件相比,两道次成形件变形量最大的区域离零件底部更近,在所选A、B、C3点处的等效塑性应变最大值分别减小了66.2%、81.9%和36.0%,且板材变形更加均匀,使零件最小厚度增加了16%左右,表明两道次成形路径能大幅提高板材成形极限。经实验验证,数值模拟结果基本与实际吻合。     

板材成形中的技术革命

提出板材成型技术中存在技术革命。第一次技术革命以板材成形从工场走向工厂为标志;第二次技术革命以实验成形性评定和实验变形分析为标志;第三次技术革命以理论成型性评定及成型CAD/FMS的出现为标志,它是原材料工业迎接材料科学技术革命的一条有效途径。 板材成型成为一个科学领域必然要与板材生产密切结合,这就提出了发展板材系统工程的需要。板材系统工程的基本内容是:(a)板材生产,(b)板材成型,(c)板材冶金过程与板材成形过程的协同。 回顾计算机辅助成型性分析和工艺优化的发展,提出了计算机辅助战形性分析体系、计算机辅助成形工艺优化体系及板材成型学科体系并给出了这三种体系的框图。     

压边圈应力传递规律及其对冲压成形的影响

利用弹性实体单元有限元模型研究了压边圈厚度对压边应力传递的影响规律,并与实验结果进行了对比分析.在此基础上,分析了不同厚度及结构的压边圈对钢板成形性能的影响规律.结果表明,使用弹性实体单元模型可以准确预测压边圈应力传递,从而提高冲压成形数值模拟精度;相对于平板结构的压边圈,锥台结构压边圈更有利于变压边力的实现,并改善钢板成形性能.     

The Effect of Variable Blank-Holder Forces on the Formability of Aluminum Alloy Sheets during Sheet Metal Forming

In this paper, the effect of variable Blank-holder forces (VBHF) on the strain path during sheet metal forming has been investigated by numerical simulation and experiments. The formability of select aluminum alloy sheet was evaluated by theory prediction of forming limit curve based on the M-K method. The effect of different VBHF on the formability was presented. In order to verify the predictions of strain path, experiments are being carried out using a recently-built multi-points variable blank-holder forces hydraulic press. The results show that large side BHF with small comer BHF during rectangular box deep drawing can improve the formability of the selected aluminum alloy sheet     

Enhanced mechanical properties of AZ31 magnesium alloy sheets by continuous bending process after V-bending

The effects of V-bending process, continuous bending process and combination process on the microstructure and mechanical properties and formability of an AZ31 magnesium alloy sheet were investigated. The experimental results showed that no twins were found in the microstructure of all samples after processes due to the fine grain. The V-bending and continuous bending processes were proved to be an effective approach to modify the mechanical properties and formability. While the samples after the combination process exhibited better mechanical properties and formability than the single processed sample. The yield strength significantly decreased with the value of 100 MPa and the fracture elongation enhanced to 18.3% at room temperature. The Erichsen value was 5.0 mm which was significantly increased by 117% compared with as-received sample. The superior formability of combination processed samples was mainly attributed to the smaller r-value and n-value.     

基于不等截面拉延筋的冲压工艺及回弹控制

提出了一种面向金属薄板拉延成形模具的不等截面拉延筋设计新工艺,该工艺根据冲压件上各部位在成形过程中所需的拉延阻力不同,在相应部位设置不同形状截面的拉延筋,从而使得拉延成形过程各部分材料均得到充分的延展.对该拉延筋的阻力模型进行了分析,以某型号轿车发动机盖零件冲压成形为例,对不同形状的拉延筋对拉延成形质量的影响情况进行了仿真分析.分析结果表明,采用不等截面拉延筋冲压工艺可以有效地控制冲压件的回弹,提高成形件的质量.     

退火温度对超纯Cr17铁素体不锈钢冷轧板成形性能的影响

对一种铌、钛双稳定化的超纯Cr17铁素体不锈钢的冷轧板进行不同温度的退火实验,探讨了对组织、织构及成形性能的影响.研究结果表明,退火温度是影响成形性能的关键因素.随着退火温度的升高,晶粒的平均尺寸逐渐增大,不均匀化程度逐渐加重.并且,γ纤维织构逐渐增强,α纤维织构逐渐减弱,使-r值逐渐增大,而Δr值变化不大.为了防止"橘皮"缺陷的产生,退火温度应低于1 000℃,平均晶粒尺寸应控制在40μm以下.在保证不产生"橘皮"缺陷的前提下,试验钢的冷轧板经975℃退火后具有最佳的成形性能:-r值高达1.92,Δr值仅为0.12.     

基于PID闭环控制的变压边力优化设计

基于压边力成形窗口的定义和分析,提出了一种新的控制目标,并以此建立了可控压边力的比例、积分、微分(PID)反馈控制模型.采用此模型对冲压成形进行反馈数值模拟,从而得出每块分块压边板随冲压行程的最优压边力曲线,在变压边力压机上的实验验证表明:使用该压边力优化设计方法所得到的最优压边力可成功冲压出阶梯盒零件,避免在恒压边力下的起皱和破裂两种缺陷.该优化方法可以同时考虑冲压行程和压边板位置进行压边力优化,因而具有更好的鲁棒性.     

V型件翻边成形的数值模拟

将Mindlin曲壳单元引入基于逐级更新的虚功率增率型原理，考虑板材的厚向各向异性，建立了大变形弹塑性有限元模型．对V型零件翻边成形进行了模拟，模拟和实验结果的比较证实了本模型的有效性．基于此模型，研究了零件张角、翻边部分初始长度以及材料各向异性参数和应变硬化指数对V型零件翻边的影响．结果表明，几何形状，尤其是零件张角，对V型零件翻边成形性具有决定性的影响．     

冷轧工艺对铁素体不锈钢成形性能的影响

为了研究冷轧工艺对新型铁素体不锈钢19Cr2Mo1W成形性能的影响,采用XRD,EBSD技术以及平均塑性应变比与粗糙度测量等手段,研究了不同压下率冷轧及随后退火过程中的织构演变和微观组织变化,并讨论了织构和微观组织对成形性能的影响.结果表明:随着冷轧压下率的增加,铁素体不锈钢中的α和γ纤维织构均有所增强,且α和γ纤维织构最终稳定取向分别为223〈110〉和111〈011〉.冷轧板α纤维织构中223〈110〉组分越强,退火后γ再结晶织构强度越高.冷轧板在1050℃退火时,薄板的γ再结晶织构强度高,再结晶组织均匀且尺寸较小,表面粗糙度最小,综合成形性能最佳.