带壁厚偏差管坯液压胀形加载路径的研究

建立了带壁厚偏差管坯液压胀形的力学模型,揭示了不同轴向应力状态下壁厚偏差对管坯成形的影响规律,给出了带壁厚偏差管坯液压胀形加载路径设计的标准。针对某重型卡车桥壳预成形管坯的液压胀形工艺,进行了3种不同壁厚偏差管坯在不同典型加载路径下的有限元模拟,结果表明:内压升高至最大保持恒定,管坯薄壁侧均在合模前发生开裂且薄壁侧与厚壁侧变形差异较大;内压先升高后降低,管坯厚壁侧均失稳形成褶皱且薄壁侧与厚壁侧变形差异较小;内压先升高后降低再升高时,管坯均成形且符合工艺要求,确定了适用于带壁厚偏差管坯液压胀形的加载路径。在专用液压机上进行了液压胀形试验,试验结果与数值模拟所得规律一致。     

加载路径对内高压成形件壁厚分布影响分析

研究了两端非对称管件内高压成形改善壁厚均匀性的方法,采用数值模拟和试验研究对管件内高压成形进行了非对称加载路径和预成形的优化,获得了工件变形过程及厚度分布变化,并分析了加载路径对壁厚均匀性的影响.研究表明:采用优化的加载路径和预成形,补料和内压的良好匹配改善了两端非对称管件轴向补料的效果,形成有益的起皱,进而改善整形过程的应力应变状态,提高了壁厚均匀性和成形极限.     

6A02铝合金异形截面小弯曲半径薄壁管液压成形工艺研究

目的 研究6A02铝合金异形截面薄壁管的液压成形过程,改进管件的成形质量。方法 使用Abaqus软件进行数值模拟,通过考察管件壁厚分布情况、管件轴线的最小弯曲半径及管壁与模具贴合情况,研究了内压、轴向进给量、加载路径及合模过程中的内压与进给对成形质量的影响,并提出了合模力–轴向进给–内压三者同时配合的加工方法。结果 通过数值模拟确定了无轴向进给情况下管件薄弱处发生破裂时的内压为7.5 MPa,发生起皱前的最大轴向进给量为2 mm,最低整形内压为80 MPa。确定了在合模过程中进给0.75 mm、合模后继续按照特定加载路径进行内压提升和轴向进给、最后施加80 MPa的整形压力的情况下成形效果最好。通过此路径加工出的管件最小壁厚为0.42 mm,最大减薄率为16%,轴线最小弯曲半径为1.258 mm,与模具间隙面积为0.065 mm²。结论 适当的内压–轴向进给可以实现较好的成形质量。在合模过程中,施加与合模力相配合的轴向进给和内压能增加管件弯曲处薄弱部分的补料量,改善管件在合模后的壁厚分布情况,进一步提升管件最终成形质量。     

扶梯上侧板横撑液力成形仿真研究

目的 缩短上侧板横撑胀形件的开发周期,降低开发成本。方法 采用理论研究与仿真分析相结合的方法对胀形管件的壁厚分布及加载路径进行研究。首先,借助ABAQUS有限元软件,对简单管件两次液压成形过程进行仿真模拟,通过对比仿真结果与实验结果,验证仿真建模的正确性。其次,基于有限元软件对横撑管件液力成形、退火等过程进行仿真分析。最后,通过分析、总结获取合理的加载路径。结果 通过理论计算得到了预胀形所需的内压力值,为横撑管件预胀形仿真分析提供了参考。在预胀形阶段,当内压力<65 MPa时,由于内压力不足,管件无法成功胀形,当内压力>65 MPa时,管件中间胀形区域存在应力集中现象,不利于后续管件胀形,所以预胀形阶段的合理加载路径为常压65 MPa。在终胀形阶段,常压加载路径下的胀形结果不理想,而在多线性加载路径4下退火件及未退火件都能获得理想的胀形结果,因此,多线性加载路径4为终胀形的合理加载路径。结论 相较于常压加载,终胀形阶段采用多线性高压加载,管件成形效果更好;终胀形前进行退火处理,可以降低胀形管件的残余应力,壁厚分布也更加均匀。     

加载路径对扭力梁内高压成形壁厚分布和精度的影响

为研究加载路径(内压力和轴向补料的匹配关系)对扭力梁内高压成形的影响,通过数值模拟和试验研究的方法,研究了不同加载路径对局部截面壁厚分布和管件成形精度的影响规律.研究发现:当补料初始压力过低时,在端部区域起皱;当补料初始压力过高时,补料全部集中在端部区域;当补料量过小时,壁厚改善不明显;补料量过大时,端部区域起皱.研究结果表明:初始压力为30 MPa,补料量15 mm时为合理加载路径,此时内高压成形件壁厚减薄较小,成形精度较高.     

T型管的液压成形研究及模拟分析

为更好地了解T型管液压成形过程中,内液压力、轴向推力以及加载路径对T型管的极限液压胀形深度的影响,本研究选用2.5mm壁厚的QSTE340钢管为研究对象,采用解析法和数值模拟分析相结合的方式进行了较为详细的研究。首先结合解析法获得T型管胀形的理论最佳内液压力和轴向推力参数,而后结合有限元软件Abaqus对比了不同内液压力和轴向推力对管成形的贡献,利用解析法获得的内液压力和轴向推力可以获得较好的T型管胀形效果,同时加载路径的变化会对T型管的胀形效果有较大影响。上凸型加载路径的轴向推力和下凹型加载路径的内液压力可提高T型管胀形的极限深度。     

某型号汽车波纹管液压胀形工艺参数优化研究

目的 探究波纹管液压胀形成形技术及液压成形过程,优化波纹管成形效果和减薄率.方法 基于正交试验方案,利用有限元技术对成形过程进行数值模拟分析,研究成形内压、轴向进给路径以及保压力对成形效果和减薄率的影响.结果 综合考虑成形高度、减薄率2个指标,得到的较优工艺参数为成形内压为2 MPa,保压力为1.25 MPa,轴向进给路径为在前0.1 s进给5 mm、后0.9 s匀速进给至模具闭合,此时成形高度为12.01 mm,减薄率为9.9％.结论 通过正交试验设计分析,轴向进给路径既是成形高度的显著性影响因素,又是减薄率的显著性影响因素;同时,单独优化一个指标(成形高度、减薄率)时,另一个指标性能会下降,根据正交试验优化结果选取最优参数组合进行模拟验证,得到的试验结果其综合成形质量较高.     

加载路径对变径管内高压成形影响的模拟研究

基于Dynaform有限元模拟软件,在获得合适总轴向进给量以及最大内压力的基础上,重点探讨了轴向进给路径以及内压力加载路径对变径管内高压成形的影响。结果表明：按照前段进给速度大于后段进给速度的双线性轴向进给方式进给能得到一条最优的轴向进给路径;梯形内压加载方式的成形结果要明显优于线性内压加载方式,且当内压区间为40～60MPa时,梯形内压加载方式的成形结果达到最优化。     

三维异形截面管件充液成形工艺及优化分析

目的研究三维异形截面汽车纵梁充液成形过程的变形规律。方法通过数值模拟和试验研究相结合的方法,分析多工序中的充液成形过程,对影响构件成形性能的液压力加载路径关键参数进行分析。结果线性加载路径下试件最大减薄率为26.3%,试件出现了局部开裂现象。两段式线性加载条件下最大起皱指标为0.149,试件出现了起皱缺陷,最大壁厚减薄为23.2%,开裂现象并未明显缓解。分段式线性加载条件下试件的最大减薄率仅为16.8%,贴模偏移量为1.89 mm,未出现起皱叠料现象,成形质量较好,同时,试验结果与数值模拟结果有较好的一致性。结论液压力加载路径对试件壁厚分布影响较大,采用分段式线性加载,可以实现低压阶段的分段加压和有效补料,以及后期的线性高压整形,试件成形质量较高。     

厚壁管低熔点塑性介质挤胀成形实验研究

采用低熔点塑性材料作为传力介质挤胀成形厚壁空心构件，研究了空心构件低熔点塑性介质挤胀成形机理和主要影响因素，分析了低熔点塑性介质挤胀管坯的成形过程和壁厚分布规律．研究结果表明：低熔点塑性介质挤胀成形时管坯和塑性介质两种材料同时发生塑性变形，管坯的变形流动是塑性介质的内压和冲头轴向挤压共同作用的结果；轴向压力和径向内压力的匹配关系是低熔点塑性介质挤胀成形工艺的关键；管坯胀形区的壁厚有较大的减薄，但与自然胀形相比壁厚减薄的程度较小。     

780 MPa 超高强钢扭力梁内高压成形研究

目的为了适应载荷和安装空间及轻量化的要求,轿车扭力梁正趋于设计成空心封闭变截面高强钢结构,但高强钢成形存在着回弹大、成形精度低等缺点。方法针对这一问题,采用数值模拟和实验的方法,开展了780 MPa超高强钢扭力梁内高压成形研究,重点研究了预制坯形状对扭力梁内高压成形的影响,并采用响应面模型,优化了预制坯,获得了最优的预制坯形状。在此基础上,研究了加载路径对扭力梁内高压成形过程的影响。结果当扭力梁预成形压下量为62.2 mm,下模引导角为29.2°时,得到了最优的预制坯形状。后续内高压成形过程中,支撑压力过小或补料量过大,在试件端部引起起皱缺陷;支撑压力过大或者补料量过小,补料主要集中于端部,对大膨胀量区域影响较小;当采用补料量为8%的加载路径时,可以有效改善壁厚的分布,避免起皱缺陷。结论合理的预制坯形状能够有效避免超高强钢扭力梁内高压成形过程中的飞边缺陷,而加载路径控制是扭力梁内高压成形过程中避免起皱缺陷和过度减薄,提高成形极限和零件成形精度的重要途径。     

薄壁异形方半管零件充液成形工艺研究

目的 为解决薄壁异形方半管零件成形过程中易起皱、破裂、形状冻结性不佳的难题,引入充液成形工艺。为进一步掌握不同工艺参数对零件成形性能的影响,对薄壁异形方半管零件的充液成形过程进行研究。方法 以液室压力、压边力、拉深深度、摩擦因数等工艺参数为影响因子,进行正交试验,通过分析不同工艺参数下零件最大减薄率、贴模度、最大回弹量的变化规律,掌握充液成形工艺中不同工艺参数对零件起皱、破裂、形状冻结性的影响。结果 零件的破裂和起皱现象受液室压力影响显著,而零件的形状冻结性则受压边力影响较大。在数值模拟中,优化后的最优工艺参数如下:液室压力为15 MPa,压边力为120 kN,拉深深度为110 mm,摩擦因数为0.15。经模拟验证,与优化前相比,在该工艺参数下得到的结果更优,零件最大减薄率降低到11.5%、贴模度提高了0.212 mm、最大回弹量降低了1.955 mm。结论 通过模拟分析和现场试验验证可知,采用正交试验得到的最优工艺参数可以完成半管零件的成形,合理的工艺参数能有效抑制零件起皱、破裂、形状冻结性不佳的现象,从而提高半管零件的成形性能。     

AA5B02 铝合金三通管充液成形工艺研究及参数优化

目的基于有限元数值模拟软件Dynaform对三通管的成形工艺进行优化。方法分析不同的初始压力、成形压力、轴向进给力、背压平衡力和合模力等对三通管成形的影响。根据成形过程进行模拟,得到分布应力图、厚向应变图、成形极限图等结果,根据模拟结果对零件的成形性进行分析,预测减薄破裂、起皱和回弹等缺陷。结果初始压力在防止侧推头将管坯推皱的前提下,取值应越小越好。成形压力和最大压力能保证减薄率、增厚率和成形度的要求即可。轴向进给对最终的成形质量影响较大。随着摩擦因数的增大,零件的减薄率不断增加,但是增厚率是先减小后增大。结论根据数值模拟的结果能够很好地优化三通管的成形工艺方案。     

小曲率铝合金框形件弯胀成形数值模拟研究

目的 针对一种小曲率铝合金框形件成形后回弹大和起皱问题,对其进行弯胀复合成形工艺的数值模拟研究。方法 基于DYNAFORM软件对成形过程进行仿真,并通过对比分析零件的最大减薄率及圆角处的贴膜度,得出该零件最大液室压力的最优值为20 MPa,并基于该参数进行壁厚分布及回弹的模拟分析,最后,通过现场试验对该成形方案进行验证。结果 通过采用弯胀复合成形工艺方法,该零件的最大回弹量控制在2 mm以内,零件整体成形质量较好,无破裂、起皱现象。结论 该种成形方法较刚性模压弯及主动式充液胀形更具优势,能够有效解决小曲率框形件回弹大及起皱问题。     

铝合金汽车顶盖充液成形的数值模拟

目的研究铝合金汽车顶盖拉延工序的充液成形工艺。方法基于有限元分析软件Dynaform,利用带局部刚性凹模整形的被动式充液成形工艺,通过建立有限元分析模型,优化成形过程中的关键工艺参数,分析变形规律并进行质量控制。结果成形过程中的液室压力加载路径、压边力、拉延筋,以及坯料形状等工艺参数对成形影响较大。液室压力不宜过早加载。液室压力过大或压边力过小不利于顶部产生充分塑性变形。压边力过大极易造成顶盖圆角处的破裂。结论该成形工艺可行,且数值模拟的准确性及适用性较高,采用该成形工艺可得到表面质量良好,未出现起皱、破裂缺陷的合格零件。