三边形圆弧截面空心零件旋压成形的数值模拟及试验研究

采用有限元分析软件MSC.MARC对三边形圆弧截面空心零件的旋压成形进行数值模拟,对其应力应变分布规律进行了研究,重点探讨了旋轮轴向进给比和毛坯厚径比对旋压成形质量的影响,分析了起皱、减薄、回弹现象产生的原因以及容易出现这些缺陷的部位.模拟及试验结果表明,口部(即成形过程中的坯料凸缘)、侧壁靠近圆角处大圆弧区和圆角区域小圆弧部位本别是三边形圆弧截面空心零件拉深旋压过程中易产生起皱、减薄和破裂的部位.     

汽车轮毂多道次旋压成形工艺分析及数值模拟

针对A356铝合金轮毂多道次旋压成形,运用Abaqus软件建立了轮毂多道次旋压有限元模型。通过对汽车轮毂多道次旋压成形过程进行数值模拟,得到其坯料的应力应变分布云图,并分析了轮毂各道次下减薄率、进给比、旋轮圆角半径等工艺参数对旋压力的影响。从分析中发现轮毂各道次下减薄率是影响旋压工艺的主要因素。     

薄壁铝合金封头挡板辅助旋压成形方法

针对毛坯厚度1mm的薄壁铝合金封头零件,提出了挡板辅助旋压成形工艺,并采用数值模拟方法进行研究,讨论了挡板辅助旋压成形中的主要工艺参数进给率、旋轮圆角半径和旋轮安装角对成形质量的影响.结果表明:相对于传统的先剪切旋压后普通旋压的多道次成形工艺,挡板辅助旋压成形工艺能够减少工序道次,提高成形效率并改善壁厚均匀性;在径厚比增大到300的情况下,传统工艺需要增加道次来解决起皱问题,而挡板辅助旋压成形工艺仍然可以一道次成形,且径厚比越大,其对壁厚均匀性的改善作用越明显;旋轮圆角半径对壁厚均匀性和贴膜度的影响最大,减小旋轮圆角半径可使贴膜度提高,但会降低壁厚均匀性.     

双金属复合管直角法兰双辊夹持旋压起皱分析

为了将双辊夹持旋压成形技术应用于双金属复合管直角法兰成形,对Q235普通钢/304不锈钢双金属复合管管端的直角法兰双辊夹持旋压成形机理进行了研究。采用有限元分析软件建立了内层为304不锈钢、外层为Q235普通钢的双金属复合管的双辊夹持旋压成形有限元模型,通过有限元仿真模拟,分析了双辊夹持旋压成形过程易产生的起皱缺陷形式及其影响因素。研究结果表明,旋辊进给率和坯料的径厚比是起皱的主要影响因素:旋辊进给率越大则所需的成形转矩越大,在一定范围内工件的成形质量也越好,但旋辊进给率过大会出现不同程度的起皱现象;坯料径厚比越大,所需要的成形转矩就越小,而成形过程中旋辊接触部位存在切向压应力,使得在一定径厚比条件下可成形的法兰宽度存在极限值,大于极限值则会发生起皱现象。对起皱情况下的成形力进行了分析,发现可以利用旋压力曲线的突然波动来确定起皱发生的时刻。     

板料成形数值模拟的过程研究

讨论了板料成形数值模拟方法的一般步骤及零件工作参数的确定方法.应用DYNAFORM软件分析了底壳件的成形过程,预测了零件可能产生起皱和破裂的部位,提出了消除和减少起皱及破裂的工艺改进措施.     

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．     

楔横轧空心件压扁变形对成形的影响

楔横轧空心零件过程中轧件会发生压扁变形,增加了成形的困难. 文中首先采用有限元数值模拟的方法,对平板压缩实心零件和空心零件进行对比,研究了空心零件压扁变形的特征,并得到了压下量和相对壁厚是影响压扁变形程度的主要因素. 通过模拟两辊楔横轧成形实心和空心零件的轧制过程,分析了压扁变形使空心零件旋转条件变差的原因及其对轧制过程和成形结果产生的影响,进而提出了改善成形条件的方法.      

多道次非轴对称旋压成形轨迹参数化设计方法

提出了一种针对一般直边圆弧形截面零件的多道次非轴对称旋压旋轮运动轨迹生成方法.在小变形量普通旋压的平面应变模式的前提之下,运用体积不变原理,分析了一般多边圆弧形非轴对称旋压件的应变分布规律.通过合理的分配每个道次的变形量,生成每个道次的轨迹点集.使用心轴旋轮独立运动的非轴对称旋压成形装置,加工三直角边圆角形横截面旋压件,并对成形后零件的厚度分布、回弹情况进行测量,验证了这种道次生成方法的可行性,为数字化非轴对称旋压成形技术提供了一种新思路.     

密封件三维非线性旋压加工数值模拟

根据实际工件的尺寸及成形情况建立了不锈钢密封件旋压时的数学模型,应用ANSYS软件对密封件旋压成形过程进行了模拟分析,分析了其变形机理以及成形过程中出现的缺陷和原因,指出等效应力和应变随壁厚的增加而增大,最大值最先出现在圆弧段内侧,容易产生裂纹等缺陷。     

楔横轧反楔堆轧改善空心零件过渡轴肩的壁厚减薄

楔横轧随形轧制空心零件在过渡轴肩位置会产生壁厚减薄,降低零件的力学强度,改善轴肩的壁厚状况是必须解决的问题。本文基于有限元模拟方法,揭示空心零件成形时壁厚减薄的产生原因,提出采用楔横轧反楔堆轧改善轴肩壁厚的成形方法,分析反楔堆轧增加轴肩壁厚的主要影响因素,从而获得轴肩壁厚增厚的成形方法和最佳条件,实现了楔横轧随形轧制空心零件轴肩位置的显著增厚。通过轧制试验,验证了有限元模拟分析模型的可靠性。     

基于FEA的拼焊板轿车中立柱拉延成形

运用DYNAFORM软件,对轿车侧围激光拼焊板中立柱进行冲压成形有限元数值模拟研究。通过观察成形极限图和厚度分布图对零件进行成形缺陷分析。针对成形结果中出现的拉裂、起皱和减薄等缺陷问题,采用调整成形工艺参数以及设置等效拉深筋的方法改善使成形结果,并根据仿真分析的结果,提出改进及优化工艺的方案。利用数值模拟过程中优化的工艺参数,进行实际零件的拉延成形实验,得到了质量较好的成形零件。研究结果表明:拼焊板焊缝模型的选取、板坯及工具网格的划分直接影响数值模拟的精度;冲压速度、压边力和拉深筋等工艺参数的选取直接影响零件的拉延成形,尤其是通过对拉深筋阻力的调节,平衡了材料的流动,解决了用调节压边力的方法无法解决的拼焊板零件成形问题。     

半球形件变液压力变压边力充液拉深研究

采用充液拉深工艺,运用变液压力变压边力组合的方法,以DYNAFORM软件为平台,对半球形件的成形过程进行了有限元仿真模拟.仿真结果表明,在恒定压边力充液拉深下,零件易发生起皱和破裂,零件减薄率较大,无法满足成形要求.采用变液压力和变压边力组合的加载方式进行研究.研究结果发现,采用变液压力变压边力组合进行充液拉深的零件不破裂、不起皱、减薄率小,零件厚度分布均匀,能够较大程度地改善零件的成形效果.最后通过试验验证了该工艺的可行性.     

板材拉深稳定性理论及其应用

介绍了作者近年来在板材拉深稳定性理论及应用方面的研究成果.给出了拉深时变形区板壳的临界皱曲载荷以及厚向异性板材在拉深危险截面处的失稳载荷通解;将其应用于成形工艺分析,实现了无压边柱形凹模拉深和锥形凹模拉深以及有压边多次拉深成形极限预测与最小防皱压边力预测.理论预测与试验结果和生产经验数据吻合良好.     

压边力和液压力对椭球形件充液拉深成形的影响

起皱和破裂是板材零件的两大缺陷。充液拉深成形是一种新的塑性加工工艺，可以改善曲面形零件的成形质量。压边力和液压力是该工艺的关键参数。利用Dynaform有限元分析软件研究了旋转椭球形件在恒压边力变液压力、变压边力变液压力情况下的充液拉深成形情况。模拟结果表明，压边力和液压力的加载路径对于零件的成形有明显的影响，采用变压边力变液压力技术可以得到不破裂、不起皱、减薄率小、厚度均匀的零件，在很大程度上改善了零件的成形效果。     

球形件防内皱临界拉深力的研究

用实验方法研究了球形件及椭球形件拉深成形中内皱与拉深力间的关系,获得了球形件临界拉深力和合理压边力曲线,并讨论了工件尺寸对拉深力函数计算精度的影响。     

基于自适应响应面的多边形坯料形状优化设计

为了减轻设计者繁重的坯料形状试错仿真工作,对板料冲压工艺中具有很强实用价值的多边形坯料形状进行了优化设计.采用智能试验设计、移动最小二乘法、自适应优化更新方法构建响应面代理模型,优化多边形坯料形状,并开发了相应优化设计程序.以某汽车侧围内上板实际零件冲压成形为算例,进行了坯料智能设计,并对优化前后的成形效果进行比较.结果表明:优化后的坯料其成形破裂、起皱缺陷明显减少,能够获得较好的成形;文中方法可提高基于响应面代理模型的优化设计效率及精度,有助于提升模具设计智能程度,加快模具设计进程、减少生产成本.     

用模糊推理及分级优化确定板料冲压的工艺条件

提出在动力显式非线性有限元计算的各增量步中，用模糊推理技术来判断被加工零件的应力、应变状态并处理相关的工艺专家知识，在此基础上建立了以凹模入口圆角半径、压边力、拉延筋约束力为设计变量，以零件无破裂情况下起皱趋势最轻为目标的二级优化模型，从而用分级优化搜索策略实现了上述主要工艺条件的自动确定．用此方法确定的典型Dashpot零件的冲压仿真工艺条件在DYNAFORM中所得的仿真结果与现有结论及实际加工经验相一致．     

圆筒形件拉深工艺的有效压边力研究

采用高阶厚向异性屈服准则及经典塑性理论,推导出圆筒形件拉深过程中的应力应变计算公式,获得了避免拉深破裂的上限压边力解析表达式.运用能量法研究了突缘产生起皱的能量变化情况,推导出抑制突缘起皱的下限压边力解析表达式.在上限压边力和下限压边力解析表达式的基础上,给出圆筒形件拉深工艺成功的有效压边力区间,并通过试验对理论计算结果进行了验证.理论计算和试验结果均表明:在拉深过程中,若压边力小于下限压边力,则拉深件起皱;若压边力大于上限压边力,则拉深件破裂;若压边力位于下限压边力和上限压边力之间,则拉深件能顺利成形.     

聚合物挤胀成型失效行为及成形区域的研究

文中通过分析聚合物挤胀成型过程中出现的主要的失效行为,包括屈曲、褶皱和胀破等模式,研究了不同失效形式的原因及有效避免失效行为的措施。通过理论分析聚合物管坯在成形过程中的屈曲、屈服行为,确定了聚合物挤胀成型的成形区域,为确定合理的挤胀成型工艺和避免各种失效行为奠定了理论基础。