渐进成形A3003铝板锥形件减薄带壁厚变化规律试验研究

为了研究渐进成形初始成形阶段A3003铝板锥形件减薄带的壁厚变化规律,利用渐进成形试验加工了8组A3003铝板锥形件,通过测量减薄带处的壁厚分布,分析了工具头直径、进给量、成形半锥角和润滑条件等加工参数对锥形件减薄带壁厚变化的影响规律。结果表明,渐进成形锥形件壁厚变化可分为3个区域,即壁厚减薄区、壁厚回升区和壁厚稳定区。成形半锥角是渐进成形锥形件壁厚的主要影响因素,对锥形件的表面质量影响最大因素是润滑条件,影响锥形件壁厚均匀度的是进给量,对锥形件壁厚稳定区壁厚的稳定有一定影响的是渐进成形的成形工具头直径。渐进成形加工参数对A3003锥形件减薄带减薄率的影响程度为:成形半锥角进给量工具头直径润滑条件,对锥形件减薄带减薄范围的影响程度为:成形半锥角/进给量工具头直径润滑条件,增大成形半锥角不仅可以降低锥形件减薄带的减薄率,还能减小减薄范围。     

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.     

单道次渐进成形锥形件壁厚均匀临界成形角的研究

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的壁厚均匀临界成形角。通过研究不同成形角的锥形件,获得所用板料的壁厚均匀临界角,并分析了坯料厚度和轴向进给量对壁厚均匀临界角的影响。数值模拟结果和实验结果均表明,随着坯料厚度增大,壁厚均匀临界成形角逐渐增大,轴向进给量对壁厚均匀临界成形角影响基本无影响。     

非对称方锥台件数控渐进成形研究

针对非对称方锥台件的数控渐进成形工艺,采用有限元数值模拟与实验相结合的方法,分析了单道次和两道次的成形极限图和壁厚变化情况,研究了两道次成形时不同成形路径对成形质量的影响。结果表明:两道次渐进成形可提高零件的可成形性,但在成形路径设计时应考虑侧壁成形角对成形性能的影响,避免由于前后道次径向差异过大而引起的成形件壁厚过度减薄及底部下沉现象。     

TC4钛合金锥形件叠层超塑成形工艺研究

为了提高锥形件超塑成形效率,提出了叠层超塑成形工艺及高温进出炉成形方案,并采用正反向超塑成形方法以提高壁厚分布均匀性。通过对超塑成形过程自由胀形阶段与贴模成形阶段进行的力学解析,得到了最佳等效应变速率条件下的气压加载曲线。以此为基础,对单层正向成形、单层正反向成形及双层正反向成形进行了920℃超塑成形实验研究。结果表明,正反向成形可显著改善锥形件壁厚均匀性。在双层正反向成形条件下,锥形件最大截面圆度为0.05 mm,最小壁厚为1.01 mm,型面尺寸及壁厚分布均满足使用要求,下层零件的壁厚均匀性较差。叠层超塑成形工艺及900℃装出炉方案可行有效,可使锥形件超塑成形效率提高1倍以上。     

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。     

75°锥形件渐进成形路径的参数化

对于渐进成形工艺成形锥形件,当成形角度大于极限成形角时,需采用多道次成形。多道次成形路径设计相对复杂,通过参数化路径可有效简化成形路径设计过程。文章基于ANSYS/LS-DYNA平台建立了金属板料外轮廓支撑渐进成形的有限元模型,以壁厚均匀为目标,通过数值模拟对一定口径和深度的75°锥形件进行路径设计和优化,得到了75°锥形件渐进成形的参数化路径方程,并对其进行实验验证。验证结果表明,该参数化路径在一定范围内可行。     

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。     

工艺参数对高强钢管单道次缩径旋压成形质量的影响

基于ABAQUS/Explicit平台建立了高强钢管形件双旋轮无芯模缩径旋压成形有限元模型,对其单道次缩径旋压成形过程进行了数值模拟,获得了旋压成形的应力、应变分布规律及工艺参数对成形质量的影响规律,并通过试验验证了数值模拟的可靠性。结果表明:最大残余应力出现在直壁段和开口端外表面,最大等效应变出现在锥形缩口与直壁过渡部分、直壁段和开口端外表面,应力、应变集中区在旋压过程中容易产生过度减薄;随着压下量Δ的增加,壁厚最大减薄量增加、圆柱度增大,在Δ=3 mm时圆度最小;随着进给比f的增加,壁厚最大减薄量减小、圆柱度减小,但平均外径与理想值偏差较大,f=1.0 mm·r-1时综合成形质量较好;随着旋轮圆角半径rρ增加,壁厚最大减薄量减小、圆柱度减小,但在rρ=10 mm时沿轴向截面圆度最小。     

滑块行程曲线对椭球形件复合成形的影响

分析金属塑性变形程度和应变速率的关系,研究滑块行程曲线对复合成形的影响规律并解决椭球形件成形中常出现的起皱现象和减薄率严重等问题。分别对采用传统的机械压力机和现代伺服压力机成形椭球形件进行有限元模拟分析,得到了不同滑块行程曲线作用下的成形椭球形件壁厚变化规律及起皱的影响。结果表明,相较于传统机械压力机拉深成形而言,应用伺服压力机保压式滑块行程曲线进行拉深成形时,椭球形件不产生内皱缺陷;应用伺服压力机的阶梯式滑块行程曲线拉深成形时,椭球形件的最大壁厚减薄率减小,壁厚分布更加均匀。     

单点渐进成形中成形角对成形极限的影响

在单点渐进成形中,成形零件的厚度满足正弦定律,成形极限用最大成形角表示.本文设计了测定板料最大成形角的试验装置并通过两组试验来测定LY12M的最大成形角.首先用曲线斜率为变量的旋转类零件初步确定最大成形角范围,然后再用曲线斜率为定值的旋转类零件确定真实最大成形角.经测定,铝板LY12M的真实最大成形角为65°.该方法用来测定板料的最大成形角是简单、可行的.     

双金属板渐进成形底部鼓包和侧壁鼓凸研究

为了从工艺上提高双金属板成形精度,通过实验结合有限元分析的方法探究了不同工艺参数对成形精度的影响,研究表明:成形角度和成形深度分别是影响底部精度和侧壁精度的最关键因素,当成形角度由30°增大至60°时,底部鼓包高度降低29%,侧壁鼓凸量增加18.5%;当工具头直径由10 mm增大至20 mm时,底部鼓包高度下降13%,侧壁鼓凸量下降16%;当下压量由0.5 mm减小至0.2 mm时,底部鼓包高度下降24%,侧壁鼓凸量增加18.3%;最后优选了合理的工艺参数,使得底面鼓包高度下降49%,侧壁鼓凸量下降41%。     

An experimental study on the effect of thinning band on the sheet formability in negative incremental forming

In negative incremental forming, a characteristic thinning band occurs on the parts when wall angles approach the maximum obtainable [D. Young, J. Jeswiet, Wall thickness variations in single point incremental forming, Proceedings of the Institute of Mechanical Engineers, Part B, Journal of Engineering Manufacture 218 (2004) 1453–1459]. The effect of this ultra-thin band on the fracture occurrence of part was studied in the current investigation. It was found that the occurrence of a thinning band on the test specimen of a formability test does not mean an effect on the test result. A reduction in the formability due to the occurrence of the thinning band occurs only if the specimen fractures in the flange area. In order to evaluate the real forming limit of a sheet metal, a condition regarding the occurrence of part fracture is proposed.     

AZ31B镁合金热渐进成形实验研究

单点渐进成形中通常用最大成形角来表示成形极限,对于研究尚少的热渐进成形,研究其成形极限能够对后期该材料的相关实验研究有借鉴作用。提出一种以油浴方式对AZ31B镁合金板料进行加热处理,并以此辅助的热渐进成形实验,用升高温度梯度的方式探索了合适的加工温度,并在该温度下研究不同板料厚度下的成形极限。结果表明:在介质油温度为200℃左右时,板料的加工性能良好,可以进行渐进成形实验,成形件完整且无明显缺陷;在此温度下,1 mm厚的板料成形极限为45°~47°,1.5 mm厚的板料成形极限为60°~62°。     

Dieless incremental hole-flanging of thin-walled tube for producing branched tubing

Extending incremental forming technology into the production of tubular parts has promising prospects; however, fundamental rules of the approach have not yet been fully revealed and knowledge on the technology is lacking. This paper is focused on the dieless incremental hole-flanging of thin-walled tube for producing branched tubing. 316L stainless steel tubes with an outer diameter of 38 mm and thickness of 0.5 mm were used for the experiment and numerical simulations. Considering the uncertainty of initial curl direction of the tube wall at the extrados, where buckling is also prone to occur due to the excessive axial pressure during the forming course, an improved bar tool with a conical surface was proposed. Estimation of the precut hole size and processing route planning were discussed based on the designed branching. Force and deformation behavior along with the defects in the process, which are quite different from those in conventional incremental sheet forming, were summarized. The results prove that it is feasible to produce specific tubular parts by means of incremental forming with obvious flexibility, agility, and expandability.     

不同层间距对板料渐进成形影响的数值模拟与试验研究

采用有限元法对板料成形过程进行数值模拟,分析了圆锥台件渐进成形过程中不同层间距对等效应变、应力和厚度变化趋势的影响。试验表明,层间距越小,最终等效应变量越大,成形极限越高,较小的层间距有利于减少局部应力集中,数值模拟结果与试验结果基本吻合。     

聚氨酯橡胶硬度对薄壁三通管内高压成形的影响

以外径为Φ24 mm、壁厚为1.5 mm、长度为120 mm的H85黄铜管为例,以壁厚增减量不超过30％为合格品作为前提,以生成最大支管胀形高度的橡胶硬度为最佳参数,结合胀形实验和有限元仿真共同分析了60～90 HA范围内7种不同硬度的聚氨酯橡胶棒对等径三通管成形质量的影响.研究结果表明:随着橡胶硬度的逐渐增大,支管胀...     

Fracture Loci in Sheet Metal Forming: A Review

Fracture in sheet metal forming usually occurs as ductile fracture, rarely as brittle fracture, at the operating temperatures and rates of loading that are typical of real processes in two different modes:(1) tensile and(2) in-plane shear(respectively, the same as modes I and II of fracture mechanics). The circumstances under which each mode will occur are identified in terms of plastic flow and ductile damage by means of an analytical approach to characterize fracture loci under plane stress conditions that takes anisotropy into consideration. Fracture loci was characterized by means of the fracture forming limit line and by the shear fracture forming limit line in the fracture forming limit diagram. Experiments were performed with single point incremental forming and double-notched test specimens loaded in tension, torsion and in-plane shear give support to the presentation and allow determining the fracture loci of AA1050-H111 aluminium sheets with1 mm thickness. The relation between fracture toughness and the fracture forming limits was also investigated by comparing experimental values of the strains at fracture obtained from a truncated conical part produced by single point incremental forming and from double-notched test specimens loaded in tension.     

板料零件数控渐进成形工艺研究

板料零件数控渐进成形工艺是一种通过数字控制设备 ,采用预先编制好的控制程序逐点成形板料零件的柔性加工工艺。本文就板料零件数控渐进成形工艺的成形过程、变形机理、极限半顶角等方面进行了探讨。认为 ,板料零件数控渐进成形是使板料的厚度减薄 ,表面积增大 ,靠逐次的变形累积产生整体的变形。变形区厚度的变化与成形半顶角有关 ,其中 ,成形极限半顶角是数控渐进成形能否成功的关键 ,它不仅与材料有关 ,而且与板料厚度有关。