一种带有回弹补偿的钛合金钣金热成形工艺

钛合金零件热成形后的型面回弹是钛合金钣金成形工艺中亟待解决的重要问题。文章针对典型的钛合金弯曲类零件,采用数值解析法与几何修正法确定零件回弹前的型面尺寸,并在此基础上设计带有回弹补偿的热成形模具。结合工艺试验确认并优化了相关热成形工艺参数,有效控制了钛合金零件热成形过程的外形精度,实现了零件的精确成形。     

JSTAMP／NV在B400／780DP钢板零件中的回弹分析

回弹是板料冲压成形后存在的一种普遍现象,其产生机理是模具卸载后零件所产生的反向弹性变形。零件的最后回弹量是其整个成形过程的累积效应,最终形状取决于成形后的回弹量,回弹的存在使零件尺寸精度降低,从而增加了试模、修模工作量。随着汽车和航空工业的发展．为了减轻质量．节约能源．提高安全性,大量使用高强度金属薄板。与此同时,对薄板壳类零件成形精度的要求越来越高,因此如何控制零件的回弹已成为目前工业领域普遍关注的热点。通过有限元仿真在零件试模前对零件成形后出现的回弹量进行预测,并在模具的设计过程中对回弹进行补偿．对提高冲压件的产品质量及生产效率具有重要意义,其关键是如何获取用于指导模具设计的高精度回弹预测值。     

汽车前梁后部零件全工序成形回弹仿真及模面补偿研究

高强钢板作为汽车用钢的主要材料,在冲压成形过程中易出现破裂、起皱和回弹等缺陷。以宝钢CR380LA高强钢板汽车前梁后部零件为研究对象,分析了零件的材料和结构特点,确定了零件的冲压工艺方案为落料?拉延?修边、侧冲孔、翻边?整形、侧整形;利用Autoform软件,研究了零件的全工序成形回弹仿真,并预测了零件成形后的回弹量;根据回弹预测结果,采用折入补偿设计策略对零件两侧壁的拉延模面进行了回弹几何补偿。模面补偿后的回弹模拟及实际生产检测结果表明,零件的回弹减小了80%,且得到了有效地控制。零件的全工序成形回弹仿真及模面补偿是正确合理的,保证了零件的成形质量和尺寸精度,为同类零件的成形工艺设计和回弹模面补偿提供了有益的指导。     

钛合金蒙皮拉形数值模拟与试验

蒙皮类零件通常采用拉形工艺进行成形。基于通用分析软件Abagus对钛合金蒙皮拉形工艺过程进行了数值模拟,通过正交试验获得了较优加载轨迹组合参数,并分析了较优加载轨迹参数下零件成形效果,试验结果表明,回弹量大,成形零件不合格,需进一步控制回弹;研究了预拉与补拉对蒙皮拉形的影响,得出预拉可使板料应力均匀分布和补拉可减小回弹量的结论;利用Think Design软件对模具型面进行回弹补偿,模拟结果显示可以将回弹量控制在有效范围内。     

凸轮盖板零件主动式充液成形仿真、试验及微观组织研究

以飞机凸轮盖板零件为研究对象，根据零件的几何尺寸，利用商业Catia软件建立其三维模型，并结合网格剖分软件和Dynaform有限元软件，进行主动式充液成形仿真、试验及微观组织和力学性能研究。基于增量有限元法，根据不贴模和回弹的变形情况，对主动式充液成形中加载与卸载回弹过程的变形进行了工艺仿真分析，设计了主动式充液成形模具，研究了工艺参数对零件成形质量和回弹的影响规律。在最佳的工艺参数下，制备了凸轮盖板零件实物，研究了其周向和法向的硬度值、厚度值和微观组织，并得到了相关的变化规律，为主动式充液成形工艺设计与优化奠定理论基础。     

基于CAE的DP600高强钢零件回弹特征分析及控制

回弹是高强钢板冲压成形中影响冲压件尺寸精度和形状精度的关键因素。针对采用DP600高强钢的北京奔驰某车型的横梁减震器后桥零件,开展了零件成形、切边、回弹的全工艺流程CAE仿真分析,获得了零件的回弹特征;针对宝钢材料的性能范围获得了回弹的波动范围,并通过模具补偿的方案进行回弹控制,试验测量结果表明其形状精度得到了明显改善。     

工艺方案对高强平板冲压件回弹及补偿的影响

为解决高强度平板冲压件回弹问题严重以及模拟过程中回弹和回弹补偿不稳定等问题,以某汽车电池盒盖板为研究对象,通过对该零件的全工序回弹进行分析,探究了导致其回弹补偿不稳定的因素及影响规律,对比分析了5种工艺方案并确定了控制该零件回弹的最优方案。冲压实验验证表明：对于高强度平板冲压件,若采用落料成形方案,通过工艺优化的方法无法控制其回弹,且回弹不稳定,工艺稍有改动便会造成回弹趋势的改变;但采用拉延-修边冲孔-翻边翻孔的拉延成形方案,回弹稳定且合格。本研究方法及研究思路对类似零件的生产具有指导意义。     

热成形门环的制造工艺

针对热成形门环的制造工艺难点进行研究,在常规热成形方案的基础上进行整合优化,采用3个压料块结构解决了门环的成形起皱问题,并结合CAE分析结果对产品进行优化,最终通过实际生产验证了该方案合理可行。重点对焊缝的变形、开裂及偏差进行优化,分析表明:拐角位置材料流动量大,导致焊缝变形进而开裂,焊缝应当设置在材料流动量小的直线段;同时,将焊缝的CAE分析曲线反向输出进行产品匹配,实现设计与制造的一致性,生产验证中焊缝偏差控制在±3 mm范围内。进一步研究热成形的回弹机理及精度控制方法,热成形冷却过程中金相转化产生的应力、应变场改变以及热胀冷缩是零件变形的主要原因,CAE分析证明,减小模具间隙可以减少零件回弹变形。在加工数据上采用缩放因子0.172%对零件的热胀冷缩进行补偿,通过研合模具减小间隙后调整回弹补偿量,最终进行精度测量,合格率达到95%。     

基于变压边力的翼子板回弹控制研究

针对某车型翼子板冲压成形过程的回弹变形问题,介绍了汽车覆盖件回弹产生的机理及影响因素,在运用汽车板成形分析软件Auto Form模拟制件的回弹量并进行模具型面补偿的基础上,提出了基于变压边力的拉伸过程回弹控制方法,即在成形初期采用小压边力而在成形后期采用大压边力的拉伸工艺,使板料由弹塑性变形转变为纯塑性变形,增加钣金成形的稳定性与精度。试验结果表明,通过采取上述措施,翼子板回弹现象基本消除,制件尺寸合格率由88.2%提升至92.6%。可为汽车覆盖件冲压模具设计提供参考。     

整体壁板时效成形模具回弹补偿的工艺研究

时效成形是解决整体高筋壁板成形、提高零件制造精度和使用寿命的有效工艺方法,但由于具有回弹量大,且模具型面难以确定和修正的特点,限制了其在国内工程化的应用。该文针对小曲率、小变形整体壁板的时效成形,通过时效成形基础试验,研究其回弹规律,并应用几何补偿算法,进行模具型面的回弹补偿计算。实验验证表明,零件外形曲面误差小于1mm,筋条处的误差小于0.5mm,证明该回弹规律及补偿算法具有有效性和准确性。     

船用双曲率板件冷压成形回弹模拟与试验

针对船用双曲率板件冷压成形,选取以弯曲变形方式为主的冲压方向,能够提高零件冷压成形性能,但是,回弹是板料弯曲成形中不可避免的问题之一,严重影响了板件冷压成形精度。分别采用动力显示算法与静力隐式算法对双曲率板件冷压成形与卸载回弹过程进行有限元模拟,并基于回弹预测对模具进行了3次迭代补偿设计。板料最终厚度减小不超过10%、增加不超过5%,未产生严重减薄与起皱缺陷,零件成形尺寸与设计尺寸之间的偏差小于3 mm,形状偏差降低了50%以上,有效地提高了其成形精度。对该双曲率板件进行冷压成形试验,通过测量零件形状和尺寸,验证了零件的冷压成形符合设计要求。     

轮罩拉深成形的回弹补偿模拟分析

针对轮罩的回弹会严重影响零件的形状和尺寸精度的问题,提出了通过模具补偿降低轮罩回弹的方法。在对轮罩成形进行回弹仿真分析的基础上,根据回弹变形后的形状与期望形状的偏差对初始模具型面进行修正,使得冲压件过正成形,对覆盖件进行回弹补偿。回弹补偿模拟分析结果表明,一次补偿后回弹量得到明显改善,回弹量控制在0.65mm以内,减少回弹量56个百分点,满足了工程设计要求,大大减少了反复试模、修模的工作量,降低了冲压件的制造成本,缩短了新产品的开发周期。     

板料成形回弹的数值模拟与影响因素

回弹是卸载过程产生的反向弹性变形，是板料冲压成形过程中存在的一种普遍现象。本文探讨了回弹产生的力学机理，运用显式隐式顺序求解方法模拟回弹，比较了材料性能、板料厚度、摩擦系数等因素对回弹的影响。通过回弹的数值模拟和比较回弹的影响因素，对于制定合理的冲压工艺方案，并在模具设计过程中，考虑回弹的关键因素，以便修正模具尺寸，补偿回弹误差，具有重要的实际意义。     

提高转接段外套成形质量的优化成形工艺

从缩口成形过程中传力区的受力状态、缩口成形模具的结构缺陷及零件成形回弹等方面分析了某燃气轮机燃烧室转接段外套缩口成形后直径尺寸超差的原因,证实了缩口工艺不适合该零件成形加工.讨论了用胀形工艺取代原来的缩口工艺,使零件在成形过程中受拉应力作用,进行整体胀形,克服了缩口成形过程中压应力使零件变形区壁厚增厚、传力区失稳等问题.同时,胀形模具采用锥形滑块机构的分块式刚性凸模,通过胀形试验确定了凸模的型面尺寸,实现了零件成形回弹的工艺补偿,提高了零件成形质量.     

钛及钛合金板材拉深成形的影响因素与技术进步

钛及钛合金相对铝、钢等金属材料塑性差、极限变形量小、成形时回弹大,拉深成形相对困难。介绍了钛及钛合金拉深成形的影响因素及其对成形的影响,综述了钛及钛合金拉深成形在各向异性控制、压边力控制、计算机模拟以及加热方法等方面的技术进步,指出了未来研究人员应充分利用计算机模拟技术,对影响钛及钛合金冲压成形的各种因素及其之间的相互关联建立详尽的数据库,以便该成形工艺在钛及钛合金零部件的成形得到更广泛的应用。     

基于补偿因子的复杂型面冲压零件回弹控制研究与应用(第Ⅱ部分:应用)

对于复杂型面冲压零件的回弹控制,工程应用中需进行大量修模,效率不高。在"基于补偿因子的复杂型面零件冲压回弹控制研究与应用(第Ⅰ部分:理论)"的基础上,提出一种基于补偿因子的模面修正方法。该方法从补偿因子和复杂型面冲压零件回弹的特点出发,在零件型面中将回弹分成不同的区域,提取特征截面,在截面的不同区域根据其成形的弯曲半径、角度等参数实施不同的补偿因子,并将补偿后的截面数据进行曲面重构,生成修模面。螺旋叶片的修模结果表明,补偿因子是一种有效的回弹控制方法,能够提高复杂型面冲压零件的回弹修模效率。     

铝合金板材冲压成形的模具回弹补偿

针对5052铝合金板冲压成形,采用数值模拟技术,基于Dynaform软件的回弹补偿功能,对其进行了成形、回弹和回弹补偿全流程模拟。仅经过一次补偿,回弹后零件几何形状与设计零件尺寸的偏差绝对值由补偿前的8.08mm减小至补偿后的1.71mm,偏差值减小量达到78.8%,回弹补偿效果明显。基于回弹补偿后的模具型面设计加工模具,验证了此回弹补偿方法的可行性。     

钛合金薄壁零件数控热拉伸蠕变复合成形研究进展

数控热拉伸蠕变复合成形是一种精确成形钛合金薄壁零件的新技术。该技术采用自阻加热等加热方法将先进轻质钛合金薄壁板材或型材坯料加热至热成形温度后进行数控热拉伸弯曲成形,然后适量补拉工件,接着在保温阶段保持工件贴模使材料蠕变,工件内应力发生在线松弛,从而达到减小回弹,提高零件成形精度的目的。系统介绍了钛合金薄壁零件数控热拉伸蠕变复合成形新技术的研究现状、工艺原理、关键装备、工艺技术及其优缺点,并指出了这种新技术的未来应用前景     

综合多因素的等温挤压成形模具型腔尺寸计算方法

为提高等温挤压成形件的尺寸精度和减少试模次数,利用弹性力学厚壁圆筒理论拉美(Lame)方程、塑性力学应力-应变本构方程,针对轴对称结构的整体凹模和二层组合凹模,建立了等温挤压成形过程中模具变形、热膨胀和材料回弹等各因素对成形件尺寸偏差影响的数学模型,确定了对等温挤压成形模具型腔尺寸修正的总偏差。对具体零件的等温挤压成形进行实验验证,采用所提出的模具型腔尺寸修正方法设计出的等温挤压成形凹模获得的成形件的尺寸相对偏差小于0.2%,为等温成形模具型腔尺寸的设计提供了参考和一种较为实用的修正方法。     

复杂形状TA2钛合金半管件黏性介质压力成形

针对复杂形状TA2钛合金半管件室温成形困难,进行黏性介质压力成形研究,制定零件的成形工艺方案,并采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对其成形过程进行分析,得到黏性介质压力分布和黏性附着力对坯料流动规律、变形均匀性和成形试件壁厚分布及回弹的影响规律。在此基础上,进行复杂形状TA2钛合金半管件黏性介质压力成形试验,验证有限元分析结果的准确性。结果表明:室温条件下利用黏性介质自身性能特点,可以实现复杂形状TA2钛合金半管件的精准成形。