板料数控渐进成形变形区厚度变化规律的研究

板料数控渐进成形工艺是一种柔性的成形工艺,这种工艺非常适合于加工小批量、多品种和复杂的板料产品。通过数控机床进行圆锥台及直壁筒形件数控渐进成形,对成形零件变形区厚度进行测量,并对所得数据进行分析。试验结果表明,数控渐进成形中材料厚度变化遵循正弦定律。相同厚度的板料,材料不同,成形极限厚度不同。成形极限厚度不仅与材料有关,而且与板料初始厚度有关,即板料初始厚度越大,允许的变形区厚度减薄越大。对于必须采用多道次成形方法的直壁筒形件成形,工具路径不同,变形区厚度变化也不同。采用平行直线型工具路径,直壁部分厚度比较均匀。利用厚度变化规律指导翼子板成形并试验验证其正确性。厚度变化规律对于复杂零件的数控渐进成形具有一定的指导作用。     

外轮廓支撑渐进成形大角度圆锥件的路径研究

基于ANSYS/LS-DYNA软件对外轮廓支撑渐进成形锥形件建立了相应的数值模型。以0.84 mm厚的1060Al为毛坯板料,在单道次渐进成形中模拟了大角度锥形件的成形过程,发现避开减薄带的新路径,可以有效提高其最大成形角度,并通过实验探索了不同工具头半径、轴向进给量等对最大成形角度的影响。对于超过此最大成形角度的锥形件,采用多道次渐进成形的工艺,先根据制件形状反向规划其成形路径,然后通过有限元模拟,调整路径参数,最后制得的大角度锥形件壁厚均匀,形状良好。     

TA1板单点渐进成形壁厚变化规律的数值模拟研究

钛及其合金应用越来越广泛,目前单点渐进成形技术已经开始运用于钛及其合金的成形加工,但仍存在成形件壁厚过度减薄的问题,严重影响了成形件的成形质量.文章以TA1钛合金板材成形方锥形件为研究对象,运用Abaqus有限元仿真软件,依据单一变量原则,分别探究工具头直径、底面边长、板材原始厚度和螺距等工艺参数对成形件平均壁厚减薄率...     

金属板料单点增量成形厚度减薄率的预测与控制

金属板料单点增量成形过程中成形区域厚度减薄率过大是影响成形极限的一项重要因素,预测成形区域壁厚是控制减薄率的重要方法。选取1060铝板,对单点增量成形过程中的壁厚变形过程进行分析,利用Abaqus有限元分析软件,建立单点增量成形有限元模型,利用仿真结果拟合出精度较高的壁厚预测公式,分析工具头直径、层间距、进给速度、板料厚度、成形角度等工艺参数对减薄率的影响规律,并通过试验验证有限元模拟的正确性,并提出通过改变成形轨迹控制减薄率的方法。结果表明:拟合出的壁厚预测公式所求得壁厚值比正弦定理所求得的壁厚值更接近实验值;壁厚减薄率值随着工具头直径、成形角度和板料厚度的增大而增加,随层间距的增加而减小,进给速度对减薄率影响不显著,成形角度是影响减薄率的最重要因素;采用压入点均布的成形轨迹可有效减小减薄率。     

拉弯辅助渐进成形直壁件试验研究

针对传统直壁件多道次渐进成形工艺存在的路径规划复杂、加工时间长、壁厚过度减薄的现状,提出了一种拉弯辅助渐进成形直壁件的新工艺。该工艺包含三个步骤:预成形、拉弯组合成形直壁和校形。基于此工艺进行了试验研究,结果表明:拉弯组合成形直壁件壁厚减薄程度小,壁厚分布均匀,加工时间明显缩短,更加符合实际生产的需要;预成角直接决定直壁件最终壁厚,预成形角越大,壁厚减薄越大;在周向压应力的作用下,直壁部分出现局部区域增厚现象,且预成角越小,增厚区域越大。     

直壁件数控渐进成形厚度均匀化研究

针对直壁件的传统数控渐进成形存在的厚度减薄大和分布不均的问题，提出了将待成形板料水平下移和倾斜下移相结合的直壁件二道次成形方法，即第一道次成形采用板料水平平行下移方式，第二道次成形采用板料倾斜平行下移方式。建立了各中间道次成形模型和生成各道次成形轨迹，并采用ANSYS软件对比分析了传统多道次渐进成形和提出方法的成形件厚度分布情况。结果表明，提出方法的直壁件成形质量优于传统多道次成形方法。     

利用ABAQUS与正交试验理论的TRB成形参数优化

在有限元软件ABAQUS中建立连续变截面板的数值模型,以影响变截面板矩形件成形的板料过渡区长度、板料过渡区位置和板料厚度比等为参数,以最大料厚减薄率和板料节约率等为考核目标,通过数值模拟和正交优化方法,对比分析不同方案下最大料厚减薄率和板料节约率,确定最优方案,以提高变截面板的成形性能.结果表明,厚度过渡区的长度对矩形件成形的影响最大,过渡区的位置次之,厚度比的影响最小.     

PP高分子板材渐进成形实验研究

传统聚合物加工技术只适用于大批量生产,为了满足小批量的产品需求,聚合物的柔性制造已成为新的发展趋势。对聚合物板料的数控渐进成形技术进行探究,不但对渐进成形技术的推广应用具有重大意义,而且可以为聚合物材料的高质量生产提供一种柔性加工方法。该实验基于聚丙烯(PP)板料进行渐进成形实验探究,并对实验样件进行壁厚测量、密度测试以及微观观测。结果表明,PP板材渐进成形后成形区域壁厚较理论值明显偏大,密度明显降低,微观形貌图中板材存在较多孔隙。由此可见PP板材在渐进成形后体积出现膨胀,故而其壁厚变化不符合余弦定理。     

工艺参数对平板毛坯普旋成形的影响规律

基于ABAQUS/Explicit平台建立了符合实际的普旋三维仿真模型,利用此模型对平板毛坯普旋成形过程进行了模拟,研究了旋轮进给率、旋轮圆角半径、旋轮入旋角、板料厚度4个关键参数对平板毛坯普旋(第一道次)成形过程及旋压件质量的影响。结果表明:入旋角对板料的壁厚变化有较大的影响;旋轮圆角半径和板料厚度仅对板料的壁厚减薄率影响较大,对板料的壁厚增厚率影响很小;当旋轮进给率的值较小时,旋轮进给率对普旋成形过程影响不大。基于以上研究,最后得到了合理的工艺参数取值。     

直壁网孔板件的多道次渐进成形研究

采用有限元分析软件Ansys/LS-DYNA对大成形角直壁网孔板件的三道次渐进成形过程进行了数值模拟,分析了其可成形性、成形后的网孔板材件厚度分布和厚度减薄率.当成形角为65°时,成功实现了其成形,最小厚度为0.1450 mm,最大减薄率为81.28％;当成形角为70°时,最小厚度为0.1080 mm,但板料发生破裂,成形失败.说明随着成形角的增大,可成形性降低.     

基于响应面法的单点增量成形过程变形能优化

单点增量成形过程中的变形能对加工成本控制及工具头与材料之间的热效应和摩擦效应有直接影响。以典型圆锥形制件为研究对象,采用BBD实验方法,设计四因素三水平实验方案,利用响应面法研究工具头直径d、层间距Z、板厚t和成形角α对变形能的影响,并得到变形能的多元二次预测模型,最后以变形能最小为目标对该模型进行优化。实验结果表明：板厚对变形能的线性影响最显著,随着板厚的增大变形能增大,工具头直径越大所需变形能越大,成形角增大时所需的变形能增大;变形能最小的工艺参数组合是工具头直径4.0mm、层间距0.95mm、板厚0.57mm、成形角45°。     

Investigation of hydrodynamic deep drawing for conical�Ccylindrical cups

Forming conical parts is one of the complex and difficult fields in sheet-metal forming processes. Because of low-contact area of the sheet with punch tip in the initial stages of forming, bursting occurs on the sheet. Moreover, since most of the sheet surface in the area between the punch tip and blank holder is free, wrinkles appear on the wall of the drawing part. Thus, these parts are normally formed in industry by spinning, explosive forming, or multi-stage deep drawing processes. In this paper, forming pure copper and St14 conical?Ccylindrical cups in the hydrodynamic deep drawing process was studied using finite element (FE) simulation and experiment. The effect of pressure path on the occurrence of defects and thickness distribution and drawing ratio of the sheet was studied. It was concluded that at low pressures, bursting occurs on the contact area of sheet with punch tip. At higher pressures, the cup was formed, but the wall thickness distribution depends on the pressure path. It was also illustrated that for the pressure path with a certain maximum amount, the workpiece was formed adequately with minimum sheet thickness reduction. Internal pressures more than this maximum amounts did not affect on the thickness distribution. By applying the desired pressure path, conical?Ccylindrical cups with high deep drawing ratio were achieved.     

金属直壁筒形件数控渐进成形工艺研究

介绍了金属板料数控渐进成形工艺的成形原理、变形分析、直壁筒形件成形的工具路径设计、实验条件及结果分析。根据正弦定律 ,金属板料数控渐进成形工艺 ,不能一次成形出直壁筒形件 ,要成形直壁筒形件 ,必须进行多次成形。为了尽快逼近直壁筒形件 ,设计了平行直线型等三种工具路径方案 ,通过实验和结果分析 ,找到最佳方案。     

金属直壁简形件数控渐进成形工艺研究

介绍了金属板料数控渐进成形工艺的成形原理、变形分析、直壁筒形件成形的工具路径设计、实验条件及结果分析.根据正弦定律,金属板料数控渐进成形工艺,不能一次成形出直壁筒形件,要成形直壁筒形件,必须进行多次成形.为了尽快逼近直壁筒形件,设计了平行直线型等三种工具路径方案,通过实验和结果分析,找到最佳方案.     

圆锥形件拉深成形应力应变的直接积分解法

针对圆锥形件的拉深成形,在平面应力和比例加载条件下,采用参数方程的方法分析得到了变形区应变的微分方程。可在圆锥形件的凸缘区、凹模圆角区及锥壁区分别根据应变微分方程,代入相应的边界条件,采用直接积分得到应力、应变解,将应用于轴对称平面内的积分解法推广至分析圆锥形件的拉深成形问题。在凸缘区,锥角等于0;在锥壁区,锥角等于一定值;在凹模圆角区,将圆角部分的弧段分成若干个微锥段,每一微锥段都可分别作为一个小的等锥角的锥环处理。采用该方法,不仅可以计算锥形件的拉深成形问题,而且可以计算曲面形状已知的一般轴对称曲面零件的成形问题。用直接积分法替代迭代法求解非线性方程,使求解过程大大简化。 选取厚0.87mm 的ST16板材进行了拉深成形实验,以板坯内层为测量面,测量了凸缘区、凹模圆角区和锥壁区的应变分布,理论计算结果与实验结果一致。     

数值模拟的双层金属板拉深成形工艺研究

某轿车排气歧管保护罩采用双层镀铝钢板同步拉深工艺制成,为获得最佳成形工艺参数,避免拉深时产生严重减薄及起皱现象,采用Dynaform软件对双层金属板同步拉深成形过程进行了有限元数值模拟,分析了压边力对拉深成形过程的影响,获得了不同压边力下保护罩内、外层板的壁厚减薄与增厚分布规律。结果表明,与单层板拉深成形相似,对于复杂型面双层金属板拉深件而言,单纯增加压边力并不能完全避免拉深过程中的起皱现象;采用压边力及合理布置拉深筋,可以保证内、外层板材料塑性流动均匀,有效抑制起皱、拉裂等缺陷。根据数值模拟结果进行了产品试制,获得了质量合格的拉深件。     

圆杯无压边锥模拉深皱曲强度与拉深极限预测

采用能量法导出圆杯无压边锥模拉深的皱曲强度,考虑了材料性 能,径向和周向弯曲作用,厚度变化及加工硬化效应。应用该强度预测无皱极限拉深比,与 Sowerby等人使用3种材料3种板厚作的无压边锥模拉深试验结果完全一致,最大相对误差不 超过8%。提出的研究方法同样适用于轴对称非直壁零件拉深凸凹模间悬空区的切向压缩失稳 分析。     

工业CT检测中弹壁厚度对装药均匀性测量结果的影响

利用工业CT技术检测弹体轴向装药均匀性以及弹壁厚度变化对测量结果的影响, 对比了同一模拟装药样件装配在不同壁厚的模拟弹体内时CT相对密度测试结果的差异, 并分析了弹壁厚度对装药CT相对密度值的影响. 结果表明, 对于弹体外径约100 mm、 内径约90 mm的样品, 弹壁厚度每增加1 mm, 同一装填材料的CT值数据随之增加约1%左右. 因此, 为检测弹体轴向(即上段、中段、下段)装药密度均匀性, 在工业CT设备穿透能力范围内, 不用测出装药的绝对密度, 只需检测上、中、下各个部位的装药CT值, 并减除弹壁厚度变化量对CT值产生的影响量, 通过比较上、中、下各个部位装药最终的CT值就可获得弹体轴向装药的密度均匀性.     

复杂钣金零件渐进成形方法

以复杂钣金零件－人面部模型零件为例,论述基于UG软件的建模及建模过程中应注意的问题、支撑模型的制作及其加工代码的生成、适用于渐进成形正成形过程的加工代码生成处理过程,给出加工代码的详细信息,成功加工出质量较高的人面部模型。人面部模型渐进成形试验结果表明,利用渐进成形正成形方法可以成形出形状复杂的钣金零件,生产小批量复杂零件可以节省时间与费用;UG生成的三轴数控加工代码需要通过处理才能应用于渐进成形正成形过程;复杂钣金件渐进成形过程中定位精度非常重要,定位精度高的零件厚度分布符合 的规律,并可以成功成形出设计的零件,定位精度误差较大时零件厚度分布不均匀,成形工具头与板 料的过度挤压侧板料厚度变薄急剧从而引起零件的过早破裂。     

Improvement of formability for the incremental sheet metal forming process

In order to obtain competitiveness in the field of industrial manufacture, a reduction in the development period for the small batch manufacture of products is required. In order to meet these requirements, an incremental sheet metal forming process has been developed. In this process, a small local region of a sheet blank deforms incrementally by moving a hemispherical head tool over an arbitrary surface. In this work, an incremental sheet metal forming process controlled three dimensionally by a computer has been accomplished. It has been shown by the experiments that a sheet blank is mainly subject to shear-dominant deformation. Therefore, the final thickness strain can be predicted. The uniformity of thickness throughout the deformed region is one of the key factors to improve the formability in the sheet metal forming processes. Using the predicted thickness strain distribution, the intermediate geometry is decided in the manner that a shear deformation is restrained in the highly shear-deformed region and vice versa. This double-pass forming method is found to be very effective so that the thickness strain distribution of a final shape can be made more uniform.