多加强肋胀形可行性补充条件及有限元数值模拟

金属板壳件的多加强肋需一次成形,而现有单加强肋胀形可行性条件不能直接用来判断多加强肋能否一次成功胀形.将多加强肋间区域视为反向加强肋,在其许用变形程度比正向加强肋小的前提下,提出了多加强肋胀形可行性的补充条件.建立了单加强肋、近距分布及远距分布多加强肋的3种板壳件模型,运用ANSYS/LS-DYNA完成了其胀形成形的有限元数值模拟.厚度减薄率和成形极限图的模拟结果验证了多加强肋胀形可行性补充条件的有效性.多加强肋之间的距离是决定其能否一次胀形成形的关键因素.     

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。     

汽车驱动桥壳液压胀形数值模拟及试验研究

利用ABAQUS软件建立桥壳液压胀形工艺的有限元模型,对汽车桥壳的预胀形和终胀形过程进行了数值模拟,并分析了不同的加载路径对桥壳成形的影响规律。模拟结果表明:预胀形阶段,胀形压力保持30 MPa不变,管坯发生轻度失稳形成三鼓形样件,合模后胀形压力增大至60 MPa,内凹部分贴模得到较好壁厚分布的预胀形管坯;终胀形初期,胀形压力保持20 MPa不变,轴向进给量达到30 mm后快速增大至120 MPa,可以成形出合格的样件。采用Q345B无缝钢管进行物理实验,获得了符合尺寸要求的桥壳样件,验证了数值模拟的可靠性。     

板材超塑性胀形过程的数值仿真

板料超塑性胀形成形是一种全新的金属成形工艺.用Pare-Stamp2G板料成形数值模拟软件对一个实际成形件的超塑性胀形过程进行了数值仿真,分析了超塑性胀形成形变形过程中成形件的应力、应变、摩擦和厚度分布,研究了超塑性胀形过程中金属变形规律和工艺参数对成形过程的影响.结果表明,Pam-Stamp 2G板料成形数值模拟软件是超塑性胀形成形工艺应用到实践中的有效分析工具.     

超塑成形薄壁构件壁厚分布的预测

壁厚分布对薄壁构件的结构性能有重要影响。本文研究超塑成形件壁厚分布的预测技术,实现了超塑成形过程的有限元数值模拟的成形件厚度分布曲线的自动预测,以半球壳和矩形盒成形为例,为自由胀形和约束胀表两种情形形件厚度变化进行了分析,预测结果与实验数据吻合。     

曲面形件拉延变形过程数值模拟

运用有限元模拟软件MSC.Marc对不锈钢带凸缘半球面形件和抛物面形件进行了数值模拟研究.首先采用拉延成形方式对半球面形件和曲面形件进行数值模拟,模拟了它们在不同工艺参数下的成形过程.从模拟结果中分析应力、应变和材料厚度的分布与变化,分析了凹模圆角半径、凸模形状对拉延成形过程的影响,得出在拉延成形方式下,凹模圆角半径R=10 mm时成形性与成形质量最佳;为了比较不同成形工艺对曲面形件成形的影响,对半球面形件进行了胀形成形模拟,采用相同的分析方法得出,胀形时的变形程度较大,胀形后的材料厚度较薄,坯料没有增厚现象.     

321不锈钢V形件充液成形失稳控制研究

充液成形技术是一种有效解决复杂薄壁零件成形问题的方法.针对321不锈钢V形件常规拉深成形需要多道次成形、工艺冗余的问题,通过分析V形件充液成形过程中易出现失稳现象,设计了带初始反胀的充液成形的技术方案.结合数值模拟,对薄壁V形件充液成形过程中出现的凸模侧壁破裂、法兰区起皱等失稳形式进行了研究,优化了液室压力加载曲线、压边间隙、初始反胀压力及初始反胀高度.结果表明,V形件在优化的工艺参数条件下成形既可产生“摩擦保持”的效果,改善了应力状态,又可避免凸模侧壁破裂和法兰区起皱,提高了零件成形极限和壁厚分布的均匀性.     

汽车桥壳管坯推压缩径工艺研究

基于动力显式有限元软件,以汽车桥壳管坯为例,分别开展了1道次和2道次推压缩径成形工艺的数值模拟,并对缩径区典型截面的壁厚分布、端部翘曲、轴向失稳等影响成形质量的因素进行了分析。模拟结果表明：采用2道次的缩径成形工艺明显要优于1道次直接成形。成形件不仅满足使用要求,而且缩径过程中模具最大载荷为360kN,对模具的损耗尽可能地降低到最小程度,有利于降低生产成本,并对随后成形出合格的桥壳胀形件奠定了基础。     

半滑动式液压胀形汽车桥壳的模具设计及成形

提出了半滑动式液压胀形模具的设计原则,并针对某小型汽车桥壳设计了终胀形模具和两种结构方案的预胀形模具;使用ANSYS软件数值模拟桥壳的液压胀形成形过程,重点分析模具型腔对成形的影响,比较了两种预胀形模具对成形管坯的壁厚变化及成形性的影响;在普通液压机上试制出汽车桥壳样件。     

置氢Ti-55钛合金气胀成形模拟及试验研究

采用有限元分析软件MSC.MARC,对不同氢质量分数的Ti-55钛合金进行恒压超塑气胀成形数值模拟。分析不同胀形压力条件下零件的胀形高度分布规律,确定合理的胀形压力。模拟结果表明,在相同的成形时间内,零件的胀形高度随胀形压力的增加而增加。在胀形压力为4MPa时,氢质量分数为0.3%的Ti-55钛合金的胀形高度明显高于未置氢合金和氢质量分数为0.1%的Ti-55钛合金,高径比达到1.56,表现出良好的塑性变形能力。根据数值模拟结果,选取胀形压力为4 MPa下进行超塑气胀成形试验,试验与模拟的胀形高度误差均在9%以内,验证了数值模拟结果的可靠性。     

汽车桥壳机械式胀形数值模拟及实验

基于有限元分析软件MARC平台建立汽车桥壳胀形三维有限元模型,采用理论分析、计算机数值模拟和物理实验相结合的方法研究桥壳机械式胀形工艺。对该工艺坯料变形区的受力状态,及易产生折叠和拉裂的潜在区域进行分析与预测,获得金属流动、应力应变分布及壁厚的变化规律;采用无缝钢管在630kN压力机上进行物理实验,验证工艺方案的可行性。实验结果表明,采用机械式胀形工艺方案试制的桥壳成形效果较好,测量的壁厚分布规律与有限元模拟结果吻合,可为桥壳批量化生产提供参考依据。     

大型风电轴承环成形方法探索

轴承是风电设备的核心部件,具有高可靠性长寿命要求,轴承环是风电轴承的重要部分。本文针对实际生产中风电轴承环出现的椭圆、壁厚不均、锥度、直径不扩大等缺陷,结合其当前的加工方法环件轧制,提出轧制与胀形复合技术相结合的成形新方法。并详细分析了大型环件成形工艺、胀形成形工艺和风电轴承环胀形成形可行性。     

铝合金超塑性气胀成形壁厚分布工艺研究

应用MARC软件对铝合金的超塑性胀形进行仿真,分析正反向和正向超塑胀形对成形件壁厚分布以及不同变形量对胀形结果的影响,比较了2种不同胀形方式对成形件壁厚分布和成形极限的影响。结果表明,采用合理的正反胀形可以很好地改善成形件的厚度不均匀性并大大提高成形极限,实验验证了仿真和实验结果相吻合。     

Ti-22Al-25Nb合金板材气压胀形实验及数值模拟

通过气压胀形实验和数值模拟研究了Ti-22Al-25Nb合金板材在高温下的热成形行为,并分析了在930和970℃下的胀形球壳形状和壁厚分布,讨论了胀形部分的微观结构和力学性能。结果表明,在胀形初期,胀形球壳接近球面,随胀形高度的增加逐渐椭球化。在930和970℃下,最终胀形高度分别达到46.25和49.85 mm,壳顶的曲率半径分别达到49.33和49.19 mm。胀形部分壁厚不均匀,从底部至顶部逐渐减小。变形温度对球壳形状影响较大,在930℃时胀形局部形状更加不均。在相同的胀形高度下,930℃下的胀形球壳曲率半径较小且壁厚减薄率较高。此外,在930℃胀形过程中,O相析出并球化,导致O型、V型空洞的产生且硬度下降。而在970℃胀形后,微观组织分布均匀,O相在冷却过程中以层片形式析出,强化了胀形件。     

TC4钛合金盒形件超塑成形工艺

采用气压胀形方法对TC4钛合金某一特殊盒形结构件进行了超塑成形(SPF).实验结果表明,在有限元模拟的基础上,成形温度为850℃,最大进气压力为1.5MPa时,成形时间为40min.超塑成形后的最佳取件温度为500℃.零件厚度分布率与有限元模拟结果大致相符合,减薄率最大处达53.7%.该工艺条件下成形的零件,其微观组织变化不大.     

帽形件链模成形仿真与试验研究

通过数值模拟与成形试验的方法,研究多道次链模成形帽形件的可行性。建立了多道次链模成形帽形件的有限元模型,研究了成形过程中应力、应变的分布情况及发展历程,并估算了各道次机架的工作载荷。基于仿真结果,开发了多道次链模成形试验机,进行了帽形件的成形试验,结果发现,成形过程中未出现圆角破裂,成形效果良好。最后,将试验结果分别与仿真结果和目标形状进行对比发现,虽然腹板区域仍然存在轻微成形质量问题,但翻折角和压深的误差分别被控制在1°和0. 5 mm以下,成形目标基本实现,通过对比既验证了仿真模型的准确性,也说明成形方案的可行性。     

深腔类盒形件充液成形技术研究

充液成形技术是一种有效提高材料成形极限的方法。针对深腔类盒形件相对拉深高度大、常规拉深成形多道次、成形质量差的问题,通过分析盒形件充液成形过程中易出现失稳的原因,设计了带预胀充液成形的技术方案。针对高盒形件充液成形过程中出现的凹模圆角侧壁破裂、法兰区起皱等失稳形式进行数值模拟分析,得到了较为合理的工艺参数。并通过工艺试验分析了成形过程中压边间隙、液室压力、初始反胀等因素对零件成形性能的影响,最终得到了高质量的成形零件。     

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。     

基于Dynaform的立柱加强件热冲压成形数值模拟分析

应用三维CAD软件对立柱加强件工艺补充部分进行了优化设计,并建立了其热成形模拟的有限元模型。利用DYNAFORM软件对其拉延过程进行了模拟,分析与优化了板料尺寸、压边力、拉延工艺补充面对立柱加强件热拉延成形的影响。模拟结果表明,优化后的工艺补充面改善了立柱加强件拉延成形时板料成形状态,零件在热拉延成形过程中未出现严重拉裂、起皱等缺陷,成形后板料温度分布均匀,满足生产工艺要求;采用热冲压成形工艺,达到了减少工序,提高板料成形性能等目的。     

空洞敏感材料超塑性胀形过程的有限元模拟

基于刚粘塑性有限元技术采用最大应变速率恒定的压力控制策略和超塑性成形空洞损伤演变模型对空洞敏感材料的超塑性胀形过程进行了数值模拟。分别以半球壳和圆筒形零件为例 ,给出了优化后自由胀形和充模胀形的加压曲线 ,预测了成形零件的壁厚分布及空洞体积损伤情况。本文分析结果对指导超塑性胀形工艺设计具有实际意义。