锥形件一次成形凸模底部不破裂成形条件研究

针对锥形件在一次成形时凸模底部容易破裂的缺陷,分析了锥形件变形特征和成形机理,定义了锥形件一次成形中,锥壁上质点靠模位移最大点为关键点,得出了锥形件一次成形至极限条件,凸模底部不破裂的计算条件,利用Dynaform软件对锥形件一次成形进行数值模拟,将计算值与模拟值进行对比,得出相对误差,分析计算条件的适用性。利用实验验证计算值的适用性,将计算值与实验值进行对比,同时给出计算条件的修正系数,其相对误差均小于22%,修正后的计算条件对于判断凸模底部不破裂更为适用。     

基于机器视觉的锥形旋压件起皱缺陷在线检测方法

获取成形缺陷的快速、准确在线检测方法是实现旋压成形智能化的基础。通过对起皱特征和图像识别流程进行研究,提出了一种基于机器视觉的起皱缺陷在线检测方法,并将其应用于锥形件剪切旋压成形过程起皱缺陷的在线检测。构建旋压成形图像在线采集系统,实现成形时旋压件图像的实时获取;利用Halcon软件对图像进行ROI提取、直方图均衡化等预处理,能够获得高对比度的清晰图像;通过Otsu法改进传统Canny边缘检测算法,实现了根据图像梯度自动确定高低阈值,准确地提取出锥形件的图像轮廓。以锥形旋压件起皱后口部轮廓波纹个数及大小为特征,设计了起皱缺陷识别算法,成功检测出锥形件起皱缺陷;并通过剪切旋压实验进行起皱识别算法的可靠性验证。实验结果表明,该方法可以准确、快速地检测出起皱缺陷,平均响应时间为0. 225 s,能够满足实时检测的要求。     

液室压力加载路径对5A06铝合金锥形件充液拉深成形的影响北大核心CSCD

为提高5A06铝合金锥形件的拉深成形极限,采用数值模拟与实验相结合的方法进行了锥形件充液拉深成形的研究,分析了不同锥角的锥形件充液拉深变形过程中的缺陷形成机制及工艺参数的影响规律。锥形件成形的典型缺陷为悬空区起皱,分析了不同液室压力加载路径对锥角分别为5°、10°、15°及20°的5A06铝合金锥形件的典型缺陷的影响,获得了避免缺陷的加载路径以及不同锥角的锥形件的壁厚分布规律,实验确定了不同锥角的锥形件的拉深成形极限。结果表明:随着锥形件锥角的增大,锥面悬空区增大,充液拉深成形过程中的第1阶段液室压力加载路径的斜率减小,可避免为克服悬空区起皱而导致的破裂缺陷;锥角越大,锥形件壁厚减薄率越大,拉深成形极限越小。     

锥盒形件充液拉深工艺中起皱现象的数值模拟分析

利用大型有限元分析软件ANSYS对锥盒形件充液拉深的成形过程进行了数值模拟。在模拟条件与实验工艺参数相一致的条件下,得到了锥盒形件成形过程的变形网格图,并给出了在充液拉深成形过程中起皱的原因及消除办法。     

中等高度锥形件的拉深成型工艺及数值模拟

锥形件的成型过程是集拉深和胀形于一体的复合成型过程。不锈钢餐盒属于典型的锥形拉深件，而起皱是不锈钢餐盒在拉深时最易出现的质量问题。借助于FASTAMP软件对中等高度锥形件在反拉深成型过程中出现的起皱问题进行分析，重新确定成型方案，并通过摩擦系数等参数的优化，解决中等高度锥形件在拉深时的起皱问题。研究表明：增大压料面积、选用厚向异性系数值大的材料、设置合理的摩擦系数，可成功解决中等高度锥形件侧壁起皱的问题。该案例在教学中有助于学生更深入地理解起皱和拉裂的原因、探索更合理多样的解决措施。     

圆筒件拉深成形临界防皱变压边力加载曲线研究

针对板料拉深成形过程中如何最优控制压边力的难题,文章首先从理论上分析了圆筒件拉深成形过程中法兰上任一点处的承载能力,建立其应力应变平衡关系,从而得到法兰上任一点处的瞬时径向拉应力和周向压应力公式;其次结合法兰起皱有关能量守恒定理和Hill厚向异性理论,推导出了包含摩擦系数和板料厚向异性系数在内的法兰起皱临界最小压边力公式,并分析了各种拉深成形工艺参数对此法兰起皱临界最小压边力大小的影响规律;最后应用数值模拟软件eta/DYNAFORM验证此临界变压边力加载曲线的可行性,并修正其表达形式。最终板厚变化量的均方差计算结果表明,理论推导的起皱临界最小压边力修正加载曲线,不仅比常见的最小压边力恒定加载模式更节省能量,而且其厚度分布也更加合理、均匀。     

球冠形薄壁封头在小减薄率工况下的失稳研究

高性能、高质量、大径厚比、轻量化大型薄壁燃料贮箱封头的整体化成形是目前我国航天制造急需解决的重大问题.通过旋压实验与有限元数字仿真相结合的方法对薄壁封头在小减薄率工况下的等壁厚旋压成形稳定性展开研究,在实验中研究了缩径旋压过程中封头法兰起皱失稳现象,并通过有限元仿真软件Marc分析了法兰起皱的演变过程.通过建立缩径位移等效模型,得出缩径位移量与法兰起皱有直接关系,即缩径量越大,法兰起皱越明显.对比仿真模型和等效模型的最大主应力矢量图,分析得出缩径会导致切向应力变化从而引起法兰起皱失稳,进一步证实了缩径是起皱失稳的主要原因.     

5A02铝合金薄壁管材热挤压缩径增厚成形试验研究及优化

为解决某型飞机拉杆缩径端部直接攻螺纹的问题,首次提出了5A02薄壁铝合金管端热挤压缩径增厚成形方法,设计并制造了成形模具。研究了增厚区直段尺寸、模具肩部长度与模具锥角对薄壁管热挤压缩径增厚行为的影响,并优化了成形工艺路径。试验结果表明:增厚区直段长度和外径过大易导致直段部分失稳起皱;模具肩部过长,材料易在支撑区产生堆积且易出现失稳屈曲,在满足管材可预热的条件下,模具肩部长度应越短越好;采用模具锥角为12°和16°的凹模单道次热挤压成形时,位于缩径区域的管材易出现起皱,且增厚区径向增厚不明显;采用先大锥角后小锥角两道次热挤压成形后,成形件缩径段径向尺寸由1. 00增至4. 06 mm,增厚率为306%,成形效果良好。     

锥形薄壁零件多道次充液成形方法

以某类锥形航空发动机整流罩为研究对象,定性分析了充液成形过程中纬向应变的变化规律,针对锥形件底部易破裂及悬空区起皱的失效形式,采用多道次成形方法。结合数值模拟及试验验证,探究了中间构型对终成形悬空区起皱、起皱区域分布及零件壁厚分布的影响,确定优化后的中间构型成形工艺参数,最终成形出减薄小、表面质量好的合格零件。     

锥形凹模拉伸及斜楔式落料拉伸模

阐述锥形凹模拉伸变形过程，分析了它有利于拉伸变形和可采用较小拉伸系数的理由。以实例说明如何运用锥形凹模板料不起皱的条件和圆筒件极限拉伸系数，确定凹模半锥角和校核变形是否安全。介绍的斜楔式落料拉伸模结构新颖可靠。     

锥形拉深件的可成形性分析及工艺研究

通过研究锥形拉深件的变形特征,确定了锥形件在拉深过程中的起皱部位,并通过模拟结构和试模结果验证了这一结论的科学性;利用Dynaform软件对锥形拉深件的无压边、平面压边和锥形压边的拉深过程进行数值模拟,分析了三种情况下的拉深状态,从而确定了合理的拉深成形方案;通过对模具结构的改进,解决了侧壁起皱问题,可生产出合格产品。此方法为锥形拉深件的成形工艺提供了实际参考价值。     

Ti-15-3钛合金橡皮成形凸弯边起皱预测

基于ABAQUS／Explicit对Ti-15-3钛合金室温锥杯成形实验中悬空侧壁起皱现象进行分析,通过对零件边缘的皱纹波长和峰高的定量研究,获取较适合Ti-15-3钛合金室温成形侧壁起皱的模拟参数。将Ti-15—3钛合金室温锥杯成形起皱获取的模拟参数,用于Ti-15-3钛合金凸弯边橡皮成形起皱的预测,通过定量比较凸弯边边缘的皱纹波长和峰高,分析不同硬度的橡皮对Ti-15-3钛合金凸弯边橡皮成形起皱的影响。经实验验证,有限元模拟对Ti-15—3钛合金凸弯边上皱纹的模拟与实验结果有很好的一致性。     

基于等效拉深筋的汽车后柱加强板的起皱改善

板料冲压成形是汽车覆盖件的关键加工技术,该文主要研究了汽车右后柱加强板的拉深成形过程。该零件的结构特点和性能要求决定了局部区域不能出现严重起皱缺陷,为预测和消除起皱缺陷,采用有限元软件Dynaform重点分析了起皱产生的原因,在通过调整压边力、修改凸、凹模圆角半径等都不能消除起皱之后,提出修改零件局部形状和采用双重拉深筋的方法来控制材料的流动变形,从而减轻或消除拉深件的起皱。模拟结果表明,双重拉深筋能有效地改善起皱,提高拉深件的成形质量。     

前纵梁后段热成形数值模拟分析

对某车型前纵梁后段建立数值分析模型,利用AutoForm软件进行热成形模拟分析,针对分析结果中的起皱缺陷优化模型,再次进行模拟分析后起皱缺陷消除,经实际生产验证,按优化方案开发热成形模生产的零件质量与第二次分析结果趋势一致。     

基于反求造型技术的锥形件侧壁皱曲分析方法

针对锥形件侧壁皱曲不易测量、难以定量分析的问题,基于柔性测量和反求造型技术,提出了一种新的皱曲分析方法。由测量点云建立锥形件实体模型,对此模型进行曲率分析计算,进而建立标准锥形件实体模型,应用特定曲面切割实体模型,实现皱曲三维数值二维化,获得任意方向、任意角度的皱曲形貌数字结果。该方法无需采用在分析侧壁皱曲时“板厚是均匀的”假设,使得计算结果更为精确,更为合理。最后通过分析数字结果,建立皱曲变化趋势曲线,为用数学方法定量描述皱曲提供了可靠的实验数据。     

无压边多点成形中起皱的分析与控制

起皱是板材无压边多点成形中容易产生的成形缺陷。本文根据对多点成形过程中起皱的数值模拟与力学分析,基于Donnell-Mushtari-Vlasov的浅壳理论,给出了球面多点成形局部起皱的判断准则,计算了起皱的临界应力。利用多点成形的柔性可变的特点,可以抑制甚至完全消除起皱缺陷,有关的成形实验结果说明了变路径多点成形及分段成形技术抑制起皱的有效性。     

圆锥形件冲压成形过程中毛坯上各变形区域行为的研究

从曲面类零件中较为典型的圆锥形件的拉深成形研究入手,分析了该类零件在冲压成形过程中板料毛坯的的变形情况。采用网格分析法,实测了板料毛坯上各区域内金属质点的3个应变值,并根据各区域的变形程度将毛坯划分为法兰、凹模圆角、悬空锥壁、凸模圆角及锥底等5个部分;着得分析了毛坯主要变形区域（悬空锥壁部分）的变形特点,归纳了圆锥形零件的变形规律;讨论了成形过程中各变形区域的相互作用、相互关系及各自的变化规律;找到了圆锥形零件冲压成形中板材毛坯上最有可能产生起皱、破坏缺陷的危险质点位置;最后分析了毛坯在成形过程中不同拉深阶段中的变形情况,为以圆锥形零件为代表的曲面类零件的深入研究奠定了基础。     

薄板件多点成形与模具成形时起皱现象的对比分析

起皱是传统冲压成形和多点成形时共有的现象,尤其在无压边成形方式下很容易发生。文章采用有限元数值模拟手段,针对两种多点成形工艺和整体模具成形过程中产生的起皱现象进行了探讨,分析了无压边成形过程中不同的成形工艺对球形件起皱的影响。文章用显式动力学算法进行了数值模拟,结果表明,采用多点模具成形工艺成形1mm厚度的板料时,曲率半径为200mm的成形件起皱明显;但在相同条件下,用多点压机成形工艺的成形件结果良好,甚至成形厚度为0.5mm,曲率半径为150mm的球形件也没有起皱;而在这两种条件下,整体模具成形都有微小的起皱发生。也就是说,多点压机成形方式比多点模具成形方式以及整体模具成形方式效果更好,缺陷少,能够得到更大的变形量。     

斜壁盒形件多点拉延成形过程中起皱与拉裂预测

借助于LS-DYNA3D软件建立了多点拉延成形用有限元模型,采用BWC壳单元,BT壳单元以及六面体单元,对带法兰的斜壁盒形件多点拉延成形过程进行了数值模拟,获得了压边力和成形深度与起皱与拉裂关系的多点拉延成形的极限图。研究表明,压边力过小,法兰中部将明显起皱;压边力过大,斜壁角部将被拉裂;大小适度的压边力能够得到表面光顺的成形件,即将压边力控制在所给出的起皱极限与拉裂极限之间。     

汽车侧围外板A柱拐角起皱的分析及解决方案

汽车侧围外板零件是车身重要的冲压件之一,成形过程较复杂,拉深过程中易产生起皱、开裂等缺陷。针对汽车侧围外板A柱拐角部位的起皱、开裂问题,通过分析零件现场冲压工艺、A柱拐角部位变形特征和材料发生起皱的原因,建立有限元仿真模型,使用AUTOFORM模拟软件对原冲压工艺方案进行全程仿真,分析结果表明,在第3工序侧整形时拐角处的流水槽面发生严重起皱缺陷。系统研究了二次拉深工序中增加吸料筋和调整压边力对起皱、开裂的影响规律,并提出在侧围外板A柱拐角处增加吸料筋和调整压边力的整改方案。经现场生产验证了分析结果的准确性和修模方案的有效性。