基于数值模拟的板材渐进成形过程研究

以圆锥台为例,运用ABAQUS/Explicit建立弹塑性有限元模型,研究了半顶角(α)、工具头直径(D)和下压量(△Z)对零件壁厚和成形质量的影响.结果表明,半顶角对制件厚度变化起主导作用,其值越小,厚度减薄越严重;大工具头直径和小下压量有利于获得厚度分布均匀的制件.     

工具头大小对板材多点复合渐进成形过程影响的有限元分析

多点渐进成形具有变形均匀、可成形性强、成形效率高且能有效抑制失稳等优势。通过建立金属板材多点复合渐进成形三维有限元模型,对不同尺寸大小的工具头成形典型方锥台制件的多点复合渐进成形过程进行了数值模拟和分析,探讨了工具头大小对成形件的等效塑性应变、成形精度、厚度减薄率等的影响。通过对仿真结果的对比分析表明:工具头直径越小,制件成形区的厚度减薄越严重,越易产生破裂;工具头直径越大,制件变形越均匀、成形精度更高,但法兰区的等效塑性应变更大、越易产生起皱。     

金属板材无模渐进成形板厚变化仿真与实验研究

板厚变化是板材渐进成形工艺涉及的主要问题,与成形角度、层间距等工艺参数密切相关.针对成形角度分别为45°和60°的方锥件,结合数值模拟和实验结果证明余弦定理可用于预测成形零件的板材厚度,但预测值较实际值偏大.运用无模渐进成形有限元模型,分析了工具头尺寸和层间距对板材厚度变化的影响,结果表明大的工具头尺寸和小的层间距有助于提高板厚的均匀化程度,不同的工具头尺寸虽然导致板厚均匀区域大小有所差别,但最终的板厚尺寸趋于一致,随着层间距的增大,余弦定理的预测误差增大.     

基于正交试验和BP神经网络的板材多点渐进成形工艺优化

针对金属板材渐进成形过程中易出现壁厚不均的问题,在多点渐进成形工艺的基础上,选定合理的工艺参数,建立有限元模型,设计正交试验方案,利用ANSYS/LS-DYNA对方锥台制件渐进成形过程进行数值模拟,并对正交试验结果进行极差分析、方差分析和BP神经网络优化。结果表明:在板材多点渐进成形中,进给量对目标制件成形区壁厚均匀性影响最大,其次是工具头半径,进给速度影响不明显;BP神经网络模型的预测结果与正交试验结果相比误差小于5%;1060铝合金板材在多点渐进成形过程中,当工具头半径为6 mm、进给量为0.25 mm、进给速度为30 mm·s-1时,可获得壁厚较均匀的目标制件。     

单点渐进成形工艺参数对激光拼焊板圆锥台件回弹影响研究

激光拼焊板单点渐进成形回弹是影响成形精度的重要因素。使用回弹角来度量板料回弹大小,并使用正交试验设计对工具头直径、成形高度、下压量、半顶角等因素进行实验研究,得到各因素对回弹的影响程度。得出影响板料回弹因素的大小依次为:成形高度、下压量、半顶角和工具头直径;工具头直径变化对回弹影响不大;成形高度对回弹影响显著,成形高度越高,回弹量越小;在一定范围内,回弹角的大小取决于下压量的大小,下压量越大回弹角越小;过大或过小的半顶角都会导致显著的回弹现象,合适的半顶角设计能够有效减少回弹的出现,从而保证成形精度。最后通过实验验证了正交试验得出的最优工艺参数。     

基于数值模拟和神经网络的圆台件渐进成形回弹量预测研究

以圆台件为研究对象,运用DYNAFORM对板材渐进成形加工过程和回弹过程进行了数值模拟,并结合正交实验设计方法,对渐进成形回弹影响因素的敏感性进行了深入分析;同时,分别建立了回弹量的线性回归预测模型和BP神经网络预测模型。结果表明,各因素对回弹量的敏感程度由高到低按顺序依次为成形半顶角、加工高度、工具头直径和层进给量;BP神经网络模型可有效逼近工艺参数与回弹量间的非线性关系,预测精度相对误差2%以内。     

板材多点对称式渐进成形过程模拟研究

由于板材在单点渐进成形过程中受到非对称局部载荷作用,导致其成形区域容易出现回弹、壁厚不均匀以及变形状态难于控制等问题,在提出多点对称式渐进成形工艺的基础上,建立板材渐进成形的有限元模型,确定工具头的运动轨迹以及模拟实验参数.在MSC.MARC环境中对圆锥台制件进行单点渐进成形与多点对称式渐进成形实验,通过分析成形件的壁厚、等效塑性应变、变形抗力等参数的实验结果表明,与单点渐进成形工艺相比,多点对称式渐进成形工艺更有利于实现板材的精密成形.     

板材两点对称式渐进成形轨迹的数值模拟研究

针对分层渐进成形中金属板材易破裂的问题,在两点对称式渐进成形工艺的基础上,建立了有限元模型,确定了工具头的加工轨迹,选定合理的工艺参数。采用分层渐进成形和螺旋渐进成形的方式,利用MSC.MARC软件对圆锥台制件的渐进成形过程进行了数值模拟,对比分析了两种成形方式下目标制件的壁厚均匀性、等效塑性应变和应力状态。结果表明:与分层渐进成形相比,螺旋渐进成形使目标制件成形区域的壁厚均匀性提高了2.3%;在螺旋渐进成形方式下,等效塑性应变的变化量更小,变形更加均匀,应力三轴度较小,成形质量更高。     

多道次单点渐进成形工艺参数优化研究

使用数值模拟方法和实验手段对下压量、工具头直径、摩擦系数、进给量等因素对多道次单点渐进成形零件厚度均匀性的影响进行研究。结果表明,影响成形零件厚度均匀性因素的大小依次为:工具头直径、进给量、摩擦系数和下压量。工具头直径对成形零件厚度均匀性影响最为明显,工具头直径越大,成形零件厚度均匀性越好;合适的摩擦系数和进给量能够加工出厚度较为均匀的零件;下压量对成形零件厚度均匀性影响不大。     

方锥件渐进成形扭曲规律及影响因素

渐进成形中,工具头在成形过程中不断推压板料,造成板料产生扭曲变形,影响零件的尺寸精度。为降低零件扭曲程度,提高零件成形精度,以方锥件为例,借助有限元数值模拟,研究渐进成形过程中板料扭曲变形规律,并采用单因素分析法,分析渐进成形各工艺参数对板料扭曲的影响。结果显示,零件底部和侧壁的板料产生了一定程度的扭曲,随着成形深度的增加,扭曲位移最大的位置逐渐向侧壁中部靠近,最终扭曲程度沿侧壁大致呈抛物线分布,且随着工具头半径的减小和层间距的增大,零件扭曲程度加剧。结果表明,通过改变工具头半径和层间距能降低零件扭曲程度,提高零件成形精度。