中型卡车胀压成形桥壳预成形管坯的设计及成形分析

基于圆形管坯压制成异型截面的变形分析,提出了中型卡车胀压成形桥壳预成形管坯的设计准则。针对载重5t卡车桥壳,介绍了胀压成形的工艺过程,设计30组前盖半径、后盖半径不同的预成形管坯,使用ABAQUS软件进行整个成形过程的有限元模拟。通过对预成形管坯液压胀形过程和压制成形过程的成形性分析,确定了前盖系数Km、后盖系数Kn的取值范围。选取基准回转体及一种典型的非对称预成形管坯,分别进行胀压成形实验,结果表明：前者压制成形阶段后盖处胀裂,后者成功地试制出样件,成形状况好,而且成形过程中管坯壁厚值与模拟值基本吻合。     

预成形管坯压制成形汽车桥壳的变形分析

介绍了小型汽车桥壳样件胀压成形的工艺,针对两端经过缩径、中部经过液压胀形得到的轴对称状预成形管坯,其内部充液后用模具压制成形桥壳样件的过程,定性分析了横截面、纵截面的变形,揭示了变形机理以及壁厚的变化规律,探讨了桥包部分横截面大小对其成形性的影响。通过有限元模拟和工艺试验,进一步考察了管坯压制成形工艺的成形性,并定量分析了壁厚的分布情况。研究结果表明：轴对称状的预成形管坯压制成形异型截面的汽车桥壳样件时,样件成形性好,壁厚分布较好,成形过程中所需液体压力低。     

大尺寸复杂形状汽车桥壳管件胀压成形机理分析及内外压施加准则的确定

胀压成形是制造大尺寸复杂形状汽车桥壳管件的新工艺,成形性好、所需内压低,但成形机理尚不明晰,尚未有明确的内外压确定方法。简介胀压成形工艺,分析了预成形管坯充液压制过程,揭示出横截面小圆角及大圆弧区的成形机理,推导出应力大小与内压、外压的表达式;提出内压、外压的施加准则,给出初始内压的计算公式及压制方式的数学表达式。针对某轴荷10 t桥壳管件的胀压成形过程进行了有限元模拟,结果表明横截面小圆角、大圆弧区的应力状态及其变化趋势同理论分析一致,揭示了小圆角两侧剪切应力的变化规律,得到了最佳内压系数nf、压制系数ks。进行了桥壳管件胀压成形工程试验,实测模具压制力及样件典型横截面的小圆角尺寸、大圆弧区壁厚,相同条件下的有限元模拟与试验结果吻合,最大偏差为6.81%。     

胀-压复合成形汽车桥壳预成形管坯的设计及成形试验

根据胀-压复合成形汽车桥壳新工艺,提出了预成形管坯的设计方法,将其桥包部分截面周长与制件对应部位截面周长的比值定义为截面系数;针对某小型汽车桥壳样件,使用分析软件ANSYS对不同截面系数下的预成形管坯进行了成形的有限元模拟,并根据测定样件的桥包部分过渡圆角的大小,确定了截面系数的取值范围。基于提出的设计方法制定的胀-压复合成形工艺,在普通液压机上成功试制出桥壳样件,实际测量了其外形尺寸,证实了提出的预成形管坯设计方法可行。     

汽车桥壳胀-压成形工艺压制过程的数值模拟

根据汽车桥壳胀-压复合成形工艺压制过程的基本步骤,通过ABAQUS有限元模拟软件对汽车桥壳压制过程进行数值模拟。研究了汽车桥壳压制过程中模具运动方式以及预制坯内部压强大小对桥壳成形件质量的影响,确定了最佳的桥壳压制模具运动方式以及预制坯内部压强的大小,并进一步分析了理想桥壳成形件壁厚分布情况。模拟结果表明:汽车桥壳胀-压复合成形工艺压制过程中,当压制模具同时运动且预制坯内部压强为30 MPa时桥壳成形件的成形质量最佳。在最佳成形条件下,桥壳成形件中间壁厚最薄,最薄壁厚为3.2 mm且大于初始设计最薄厚度,桥壳的轮廓清晰、过渡圆角大小合适且没有破裂或飞边失效,满足汽车桥壳的设计要求与使用要求。     

普通液压机半滑动式液压胀形汽车桥壳的工艺研究

提出适合制造汽车桥壳大型复杂管类件的半滑动式液压胀形工艺：缩径后的管坯经两次液压胀形成形,采用由中间固定模块、左右滑动模块组成的半滑动式模具,管坯单次胀形量大、管壁减薄量较小,有效减小了合模力及滑动模块与模具导向板之间的摩擦力。给出了适合终胀形的预胀形管坯形状的确定方法。针对某小型汽车桥壳,设计了普通液压机上的液压胀形模具,进行了工艺试验,试制出合格的样件,得到了适合的预胀形及终胀形的加载路径。     

充液压制成形汽车桥壳后盖区开裂分析及预成形管坯形状优化设计

针对目前生产中胀压成形桥壳后盖区存在开裂的现象,通过对两种极端情况下预成形管坯压制成形变形的分析,揭示了后盖区开裂的原因;提出了预成形管坯后盖冠顶最大纵向轮廓形状的设计方法,给出了轮廓基准系数K0和渐变系数K1的定义。针对某载重5t的汽车桥壳,采用ABAQUS有限元分析软件对多组不同后盖尺寸的预成形管坯压制成形过程进行了数值模拟,确定了轮廓基准系数K0和渐变系数K1的取值范围。进行了压制成形实验,结果表明：优化设计后的预成形管坯充液压制时成形效果好,后盖区壁厚减薄率低、无开裂。     

芯轴外径对大变形推压-拉拔复合缩径的影响

通过推压-拉拔复合缩径的力学模型定性分析了不同外径芯轴缩径时管坯的受力及变形差异,并给出了芯轴外径设计公式;针对某载重6.5 t胀压成形汽车桥壳管件的第一道次推压-拉拔复合缩径,设定不同的芯轴外径影响系数并进行了有限元模拟,分析了芯轴外径对管坯缩径成形的影响规律,基于传力区不失稳及管端不开裂给出了芯轴外径影响系数的设定范围;在专用设备上进行了第一道次推压-拉拔复合缩径试验,成功试制出缩径样件,试验结果与有限元模拟结果相吻合。     

带壁厚偏差的无缝钢管推压-拉拔复合缩径

通过测量、分析某载重6.5 t胀压成形汽车桥壳用钢管的轴向及周向的壁厚,建立了带壁厚偏差管坯的几何模型及推压-拉拔复合缩径的力学模型,分析了薄壁侧、厚壁侧管坯的受力及变形差异;通过对不同壁厚偏差管坯两侧的推压-拉拔复合缩径进行数值模拟,揭示了壁厚偏差对传力区应力及管坯壁厚的影响规律,并基于传力区不失稳条件给出了初始管坯的周向壁厚偏差的最大值;在专用缩径设备上成功试制出缩径样件,试验结果与有限元模拟所得规律一致。     

液压胀形汽车桥壳的强度及疲劳寿命分析

在桥壳缩径工艺小批量生产试验基础上,对缩径管坯进行压缩实验,得到桥壳材料的硬化规律,揭示出第一次缩径强化占材料总强化的86.62%;经理论分析得到在桥壳材料强化1.78倍情况下,桥壳疲劳寿命提高96.91倍。以0.75 t载重车液压胀形桥壳为例,利用有限元分析软件ANSYS对其许用强度、静强度、疲劳强度(寿命)及其承载能力进行分析,得到液压胀形桥壳的强度变化规律:疲劳寿命相同时,其失效应力提高57.67%,疲劳寿命为国家标准80万次时,其承载能力提高33.33%。以上研究为液压胀形桥壳优化设计提供了可靠的参考。     

差厚拼焊板盒形件成形影响因素及焊缝移动规律

研究了拼焊板厚度组合、强度组合及成形过程中焊缝移动问题。通过数值模拟技术,建立了有拉延筋和没有拉延筋情况下的有限元模型,分析了不同板厚组合和不同强度组合对拼焊板成形性的影响,同时分析了拉延筋对焊缝移动量的影响,揭示这些因素影响成形性能的一般规律,提出一种减少焊缝移动的方法。研究结果表明:差厚板薄板与厚板的厚度比值取不低于0.5时,有利于成形极限的提高;对于不同强度组合的差厚拼焊板,在无拉延筋时厚板侧选用低强度,在有拉延筋时,薄板侧选用低强度,强度比值不低于3.0时,拼焊板的成形极限趋于基本稳定;在拼焊板的成形过程中,拉延筋能减少强度差对拼焊板成形性的影响,也能减少焊缝的移动量。应用实践表明,诸如汽车后地板类覆盖件零件,沿焊缝垂直方向设计一条加强槛(筋)能有效增加零件刚度和减少焊缝移动。     

内台阶锥形环件轧制三维有限元模拟和工艺优化设计

以Abaqus三维有限元模拟软件为平台，对内台阶锥形环件的轧制过程进行了数值模拟，通过模拟计算揭示了内台阶锥形环件轧制缺陷的形成机理。根据轧制难度分析和有限元模拟结果，对轧制毛坯尺寸和轧制孔型进行了优化。采用铅环件试样在D51—160轧环机上进行了内台阶锥形环件的轧制试验，轧制了合格的内台阶锥形环件。模拟和试验结果表明，轧制毛坯尺寸和轧制孔型优化方案是合理的，基于变形模拟的轧环工艺优化方法是有效的。     

Improving formability to develop miniature stamping technologies

In contrast to traditional manufacturing applications, small-scale manufacturing processes usually require sophisticated equipment, which generally involves high cost and low productivity. On the other hand, miniature stamping processes of thin materials can yield high productivity with relatively inexpensive equipment. However, it is well known that the formability of thin material using this type of process is not very good, and the possible shapes that can be produced via miniature stamping have, until now, been relatively simple. This study was motivated by the presumption that, if the problems related to formability can be solved, then miniature-scale stamping of complicated shapes can be realized. This research was carried out to demonstrate the feasibility of miniature stamping, and mainly focused on formability aspects. To improve formability, annealing was chosen as a means of improving the material properties, and the use of optimal blank shapes was chosen as a means of addressing process issues. Optimal annealing conditions were identified by examining the microstructures of the annealed material, and the optimal shape of the blanks was determined using the radius vector method. The combination of the annealing improvements and the use of optimal blanks improved the formability considerably. Therefore, both the annealing process and the blank shape are key technologies in the development of more effective miniature stamping processes.     

A new parameter and its effect on the formability in single point incremental forming: A fundamental investigation

A new parameter, blank stiffness, with a potential effect on the formability in single point incremental forming (SPIF) has been introduced and investigated. Various plates with a square hole at the center and half-side length of the square ranging from 12–56mm were used as backing plates for blanks. It is shown that with a decrease in the size of hole/work-piece, there is an increase in the blank stiffness. This increase in the stiffness in turn adversely affects the formability in SPIF process.     

基于BEW盒形件的成形工艺研究

以典型盒形件为例,基于毛坯展开和产品成形性分析软件———BEW软件,利用UG NX8.5建立了实体模型,分析了该矩形盒形件的毛坯展开和拉深成形性能,保证了毛坯形状尺寸和零件精度要求,达到了盒形零件的工艺要求。     

Experimental and theoretical study on the hot forming limit of 22MnB5 steel

To reveal the effects of forming temperature and blank thickness on the formability of boron steel 22MnB5, which is represented by forming limit diagram, the hot forming limit experiments and B-pillar hot stamping simulations are conducted. Combined with air cooling test, the forming limit diagrams of boron steels with different blank thicknesses of 1.8, 1.6, and 1.4 mm and forming temperatures of 800, 700, and 600 °C are established. The relationships between the formability and the crystal structure of steel, the forming limit diagram, and the effect of blank thickness and forming temperature on the formability of boron steel are extensively investigated. A model for prediction of hot forming limit of 22MnB5 steel before the occurrence of phase transformation induced by cooling based on Oh's ductile fracture criterion and Logan–Hosford yield criterion is derived and verified by experiments. The research thus provides an in-depth understanding of the formability of 22MnB5 steel for its process determination and process parameter configuration in industries.     

AZ31镁合金盒形件变压边力温热拉延工艺

通过温热交叉轧制工艺制备了板形以及成形性能良好的AZ31镁合金薄板;开发了可加热的变压边力双动液压机,并详述其工作原理;采用不同的压边力方案,对盒形件进行温热拉延实验,分析了变压边力对AZ31镁合金板材温热拉延性能的影响。结果表明:最佳的压边力变化方案是压边力随凸模行程先增后减的模式;采用变压边力技术可以将AZ31镁合金盒形件的拉深深度提高13·2%。