工艺参数对双层304不锈钢波纹管液压胀形的影响

为提高波纹管的成形质量以及合理选取胀形工艺参数,基于有限元分析软件ABAQUS模拟304不锈钢双层波纹管液压胀形过程,并利用实验验证了有限元模型的正确性。基于建立的模型,研究了内压力、模具行程、挤压速度和加载路径对波纹管成形的影响。结果表明,影响双层波纹管液压胀形壁厚减薄和波高的主要工艺参数为内压力和模具行程;随着内压力和模具行程的增大,最大壁厚减薄率和波高均线性增大,且内外层壁厚差值增大;过大的内压和挤压速度会导致波高不均匀性增大;降低起波阶段内压力及在成形初期施加轴向进给的加载路径有利于减小波纹管的减薄率。最后,通过双层波纹管的液压胀形实验验证了数值模拟的正确性。     

超薄壁不锈钢波纹管件液压成形工艺研究

为了解决传统拼焊制造超薄壁不锈钢波纹管弹性差、寿命短、易破裂等问题，采用液压成形技术成形超薄壁不锈钢波纹管件。针对超薄壁不锈钢波纹管件截面形状复杂以及管壁易失稳起皱破裂的成形难点，设计了不同的加载路径。利用CATIA进行建模，使用Dynaform有限元分析软件进行数值模拟。基于波纹管成形过程中的波高与壁厚减薄情况研究了模具间隙、预胀形内压和整形压力对成形质量的影响规律。试验结果表明，对于复杂异形截面的填充，管内压强和轴向进给的增大有利于材料流动进入圆角区域以及管坯与模具的贴合。对于内径Φ50 mm,壁厚0.4 mm的复杂截面波纹管，预胀形内压7.5 MPa,整形压力20 MPa,轴向进给为20 mm为最佳参数匹配。开展了相关试验，验证了模拟结果与试验结果相符，获得的波纹管满足尺寸与性能的需求。     

汽车桥壳胀—压复合成形工艺预制坯胀形模拟研究

以某型汽车桥壳为例,结合汽车桥壳胀—压复合成形工艺预制坯的设计方法,确定了预制坯形状与尺寸。根据预制坯的设计尺寸,确定采用两次胀形工艺与有益褶皱相结合的方式进行胀形。通过ABAQUS有限元模拟软件模拟了预制坯两次胀形过程中不同加载曲线对胀形件成形质量的影响,其中:一次胀形3种加载曲线最大胀形压强分别为10MPa、20MPa、30MPa;二次胀形3种加载曲线最大胀形压强分别为10MPa、20MPa、30MPa,分析了理想胀形件的壁厚分布情况。模拟分析表明:通过一次胀形加载曲线2可得到理想有益褶皱,进而增压得到成形质量较好的一次胀形管坯;通过二次胀形加载曲线2最终得壁厚减薄小且所需进给力小的理想预制坯。理想预制坯的壁厚最大减薄为20%,最大增厚为50%,满足汽车桥壳胀—压复合成形工艺压制过程的需要。     

多曲率截面TC4钛合金超塑性胀形工艺

为研究多曲率截面TC4钛合金超塑性胀形过程中成形气压加载速度对零件成形效果的影响，利用MARC有限元软件对TC4钛合金板材在应变速率为2×10^-3 s^-1条件下进行了超塑性胀形模拟，获得了气压-时间加载曲线。基于该曲线设计了3种不同成形气压加载速度曲线，并分别进行了超塑性胀形试验。试验结果表明，在3种不同成形气压加载速度条件下，气压加载速度越慢，零件成形效果越好。零件各个位置壁厚变化均匀且实际壁厚减薄趋势与模拟得到的壁厚减薄趋势大致相符，零件实际最大壁厚减薄率约为25%,满足零件使用要求。成形后的零件各变形区域的晶粒形状变化不大且均为等轴晶粒，晶粒尺寸随着板材形变量的增大而减小。     

基于Dynaform的T形三通管热态内高压成形加载路径优化

以T形导管内高压成形过程中支管高度和壁厚减薄量为目标参数,采用正交试验方法,以内压、平衡冲头后退量、左右冲头进给量为影响因子设计了正交方案。基于数值模拟的方法研究各工艺参数对成形管件的影响,获得了最优的加载路径。结果表明,通过正交试验和数值模拟可以快速获得综合质量较好的T形导管类零件成形工艺参数。     

汽车底盘纵梁多工步成形数值模拟及试验

采用有限元分析软件,对汽车底盘纵梁的弯曲成形、预成形及内高压成形工艺过程进行了数值模拟。研究内容为,在弯曲成形工步中,管坯各个弯曲位置在相同弯曲半径、不同弯曲角度下的壁厚分布;在预成形工步中,管坯压扁过程中弯曲位置的减薄问题;在内高压成形工步中,优化后的压力加载路径对最终成形零件壁厚的影响。基于有限元模拟结果,分别进行了弯曲成形、预成形和内高压成形试验。结果表明,弯曲成形、预成形和内高压成形弯曲叠加处最易破裂;通过改变模具圆角半径可避免破裂缺陷。实际成形试验结果与数值模拟结果基本一致。     

扭转连接件压胀复合内高压成形工艺优化及试验研究

为获取高疲劳寿命、高生产效率的汽车底盘扭转连接件，针对零件轴线长、截面变化剧烈等问题，制定了压胀复合内高压成形工艺，并采用数值模拟分析了预弯高度、管坯直径和内压力对零件成形质量的影响。通过Box-Behnken Design设计构建了响应面模型，并进行了扭转连接件的压胀复合内高压成形试验。结果表明，模拟结果和试验结果基本吻合，均在预弯高度为24 mm、管坯直径为Φ44.95 mm、内压力为66.14 MPa时成形出合格零件，零件壁厚分布均匀，特征截面质量较好，验证了工艺的可行性和数值模型多目标优化的可靠性。     

基于最大m值法的超塑性胀形最佳压力加载方式

采用最大m值法拉伸试验获得了随应变变化的最佳应变速率关系曲线,以控制钣金超塑胀形气压加载,使得板料变形集中部位的实际等效应变速率等于变化的最佳应变速率,而非等于恒应变速率拉伸获得的最佳应变速率定值,从而获得比目前基于恒应变速率超塑胀性更优良的成形性能。以2A12铝合金为研究对象,采用最大m值法拉伸实验获得其最佳应变速率关系曲线,以控制超塑性胀形,并与恒应变速率胀形进行比较;为改善壁厚均匀性,设计了正反胀形模具与工艺,并结合有限元软件MSC.Marc 2010,对整流罩进行单向和正反向胀形模拟,并进行实验验证。结果表明,对于单向胀形,基于最大m值法的简化应变速率胀形,其成形时间仅为760s,较恒应变速率胀形3 360s大幅缩短,而二者的减薄率分别为70.4%和70.9%,在降低减薄率的同时,极大的提高了胀形效率;基于最大m值法的简化应变速率正反胀形,零件最小壁厚为1.157mm,较基于最大m值法的简化应变速率单向胀形零件的最小壁厚0.887mm有一定程度增加,而不均匀性则由69.97%降为28.9%,有效改善了壁厚均匀性;实验证明,采用最大m值法的胀形件的最小壁厚有所提高,均匀性得到了有效改善,且壁厚分布与模拟结果相吻合。     

关键工艺参数对铝合金斜法兰非轴对称盒形件充液成形的影响

铝合金斜法兰非轴对称深腔盒形件成形过程中受力变形复杂。通过理论分析计算、有限元分析软件Dynaform的数值模拟及试验,对成形工艺进行了优化。针对该零件充液拉深过程易出现的破裂、起皱现象,研究了预胀形高度、预胀形液室压力、液室压力加载路径对零件法兰最高处D侧与最低处B侧凸模圆角区域在板料成形过程中壁厚变化的影响。结果表明,预胀形高度越高或预胀形液室压力过大,零件B侧与D侧凸模圆角在成形后壁厚减薄越严重;预胀形高度过低也会导致D侧凸模圆角在成形后发生严重减薄。预胀形结束后,液室压力加载过快,易发生褶皱,达到临界液室压力后,可以有效抑制板料壁厚过度变薄。     

基于滑动模具的某车后桥壳内高压成形的仿真分析

针对某车后桥壳内高压成形技术,为了研究其成形规律,降低实验成本,选用与后桥壳具有相同形状特征的三通管进行内高压成形实验并借助有限元软件DYNAFORM对其成形过程进行数值模拟,通过与实验结果对比验证了模型建立及仿真分析的正确性。基于此,根据某车后桥壳成形工艺要求设计成形模具,并利用有限元软件对其成形过程进行仿真,对比模具静止与滑动条件下所得管件的壁厚分布及成形情况。结果表明,模具滑动带动材料进入胀形部分,有效提高了成形质量。在此基础上,进一步研究了模具的不同滑动方式对管件成形的影响规律,为工程应用提供必要的参考。     

镀锡钢薄壁罐胀形壁厚变化分析

为了提高薄壁罐气压胀形的成形质量,减少壁厚严重减薄而产生皱折、破裂等成形缺陷,使用钣金成形专用软件模拟薄壁罐气压胀形过程。分析了成形3个阶段金属流动情况、壁厚变化、应力和应变分布规律以及罐坯成形极限,中间阶段对胀形结果影响明显,壁厚减薄、应力和应变的最大值发生在胀形的最大变形区。试验验证与模拟分析吻合。     

三通管内高压成形的有限元分析

利用有限元分析软件建立T型三通管内高压成形过程有限元分析模型,研究成形工艺参数(内压力,轴向进给等)对三通管内高压成形性的影响.结果表明:随着内压力的增大,支管胀形区壁厚减薄率随之增大,支管高度也随之增大,但内压力对支管高度的影响并不明显;胀形时,对支管施加反向压力,可改善金属流动性能,提高胀形时壁厚的均匀性;在内压力相同的情况下,在对管坯径向施加压力的同时,在管坯端部施加轴向压力,支管高度随着进给量的增加而增加,且支管高度的增加幅度明显.     

消音管内高压成形焊缝残余应力数值分析

为了探究消音管内高压成形过程中的开裂原因，利用MARC有限元分析软件，模拟了无缝管和焊接管在焊接及内高压成形过程中焊缝附近的温度、应力及壁厚分布情况. 结果表明,无缝管在胀形区会产生560 MPa的周向拉伸残余应力且该区域壁厚减薄率为4%，焊接管在过渡区产生了271 MPa的轴向拉伸残余应力. 轴向拉伸焊接残余应力是内高压成形过程中的不利因素，使焊接管在内高压成形后的轴向压缩残余应力变成轴向拉伸残余应力，导致焊接管容易胀裂. 对焊接热循环曲线和焊接残余应力进行了测量，模拟结果与试验结果吻合良好，验证了模拟结果的正确性．     

异形气雾罐的数值模拟与试验研究

异形金属气雾罐成形中,会产生壁厚减薄严重及皱折破裂等成形缺陷。采用数值模拟的方法,对气压胀形的工艺参数进行优化处理,可以降低胀形区应力,减小壁厚减薄率和改善壁厚分布状况,数值模拟结果与试验验证结果吻合较好,研究结果对工艺优化和过程控制具有实用价值。     

DC04钢板胀形-渐进复合成形锥形件成形能力的实验研究

为了提高渐进成形过程中板料的成形极限和加工效率,提出了胀形-渐进成形的复合成形方法,通过胀形-渐进成形复合成形锥形件实验,研究了DC04钢板胀形-渐进成形复合成形锥形件和纯渐进成形锥形件的成形极限角和应变变化以及壁厚分布规律。结果表明:预成形高度为h=15 mm和h=25 mm时,复合成形零件的成形极限角分别为α极=66°和α极=69°;采用胀形-渐进成形复合成形锥形件,当胀形的最大减薄量发生在局部渐进成形区内,并且胀形和渐进成形的最大减薄量位置方向相反时,锥形件壁厚趋于均匀,提高了胀形-渐进成形的复合成形能力。     

异形截面副车架液压成形工艺研究及过程优化

利用有限元仿真软件,对异形截面副车架零件弯管、预成形和液压成形全工序进行模拟,分析了零件成形过程中壁厚变化规律。通过优化弯管参数,改进了弯管结果;通过优化预成形形状,消除了预成形过程中"咬边"风险,通过优化液压成形加载曲线,获得了零件成形所需的工艺参数。在此基础上开展工艺试验,成功研制了副车架样件。对液压成形零件壁厚进行测量,获得了零件沿轴线典型截面的壁厚变化。研究结果表明,零件成形内压力为140 MPa,补料量60 mm时,可成形出满足要求的零件,零件最大壁厚2. 33 mm,增厚率为16. 5%,最小壁厚1. 62 mm,最大减薄率为-19%。     

Fe/Al复合管液压胀形数值模拟及试验研究

为研究液压胀形过程中双金属复合管件的成形性能,利用有限元模拟方法对Fe/Al双金属复合管液压胀形进行了计算.研究了内压和摩擦对复合三通管件减薄率分布的影响,并比较了纯铁层和纯铝层之间的壁厚减薄率分布差异.根据数值模拟计算的结果,对Fe/Al双金属复合管进行了成形试验研究.研究结果表明,成形过程中纯铁层和纯铝层之间结合良好,通过调节摩擦系数和内压力大小可以控制Fe/Al双金属复合正三通管件的成形质量.     

渐进成形锥形件壁厚稳定区域影响因素的研究

基于ANSYS/LS-DYNA分析平台构建单道次渐进成形锥形件的有限元模型,利用数值模拟和实验方法研究单道次渐进成形锥形件减薄带出现后的壁厚稳定区域最大直径的影响因素.研究结果表明:壁厚稳定区域的最大直径随着成形角、锥形件口部直径的增大近似线性增大;轴向进给量和坯料厚度对壁厚稳定区域的最大直径影响较小,可以利用增加工艺余料的方法来获得壁厚均匀的锥形件.     

TC4半环超塑正反胀形工艺研究

本文对钛合金半环的超塑成形技术进行了工艺研究。采用正反胀形方法来控制成形后半环的壁厚,并通过数值模拟手段,对壁厚控制的关键即正反胀形模具型面进行了优化设计,同时进行了试验验证。结果表明数值模拟数据较好的预测了超塑成形后的半环壁厚分布,利用优化后的正反胀模具实现了半环试验件的壁厚均匀化。该方法能够明显提高材料利用率和后续车加工效率,并降低制造成本。     

内压与相对壁厚对薄壁管材弯曲成形的影响

针对薄壁管材弯曲成形中出现外壁拉裂、内壁起皱及截面畸变等成形缺陷,借助有限元数值模拟,研究了不同内胀压力下的成形效果和相同内压、不同相对壁厚对成形的影响规律。并在使用聚氨酯填料作为传力介质的条件下,采用内胀冷推弯工艺方法成形规格为Φ50 mm×1 mm和Φ50 mm×1. 5 mm的LF2M薄壁管材。结果表明:内压的增加能有效消除截面畸变缺陷,同时外侧壁厚减薄趋势增大;相对壁厚增加,则壁厚减薄降低,截面畸变趋势增加,所需成形内压更大。对薄壁铝合金管材进行弯曲成形试验,实际成形效果与模拟结果较为吻合。