板材冲压成形摩擦系数实时测量系统设计研究

为了准确的反映板材成形过程中摩擦系数的真实情况,构建板材冲压成形摩擦系数实时测量系统,通过改变凸模圆角半径、凸模拱高和模面曲率半径、拉深筋圆角半径等几何参数,利用有限元软件计算不同模具模面下板材冲压及胀形过程中材料流动的变化情况,得到了材料流动量随各种参数变化的规律曲线,并以此优化设计了板材拉深及胀形模具模面,确定了组合式特征传感器的安装位置,为板材成形摩擦系数实时测量平台的建立提供了指导依据.     

泡沫铝芯三明治板材U型弯曲成形试验研究

研究了泡沫铝芯三明治板材U型弯曲工艺,建立了冲压弯曲试验系统,给出了泡沫铝芯三明治板材弯曲变形模式和载荷位移曲线。综合运用试验、塑性力学理论分析了三明治板材冲压弯曲宏微观协调变形机制,以及泡沫铝三明治板材冲压成形板面泡沫铝芯问界面剥离、圆角半径处过度减薄、泡沫铝芯剪应力裂纹等主要成形缺陷。探讨了压边力和冲压成形板厚的控制规律。     

镁合金拉深成形模具结构研究

为了提高镁合金的冲压性能,通过分析镁合金板材性能及材料拉深过程中不同部分变化状况,得出提高镁合金薄板拉深成形性能模具结构上采取的应对措施.设计了镁合金拉深成形模具.采用电缆环形电阻丝线圈加热模具的压边圈和与坯料接触的凹模表面,以提高镁合金的塑性变形能力;采用热电偶控制模具温度;采用循环水对凸模和凹模进行冷却以保持镁合金的抗拉强度;设计了电缆环形电阻丝线圈的结构形式.提出了模具设计、制造和使用过程中的注意问题.     

摩托车油箱外壳体整体成形工艺及模具设计

分析了摩托车油箱外壳体采用聚氨酯凸模整体冲压成形的工艺过程和特点，介绍了聚氨酯凸模的变形特点，给出了相应的模具结构及设计要点，提出了该方案今后的发展思路。采用这种结构和设计方法，能简化模具制造工艺，优化产品工艺，提高材料利用率，降低模具成本。     

泡沫铝三明治板材U型弯曲成形变压边力控制研究

研究了泡沫铝三明治板材U型弯曲工艺,综合运用试验、塑性力学理论分析了泡沫铝三明治板材冲压成形边缘泡沫铝挤出、界面剥离、剪应力裂纹、拉伸裂纹、过度减薄等主要成形缺陷及形成机制.通过成形分析,提出了变压边力工艺控制方法.经过3个阶段变压边力控制,使成形深度由23.1 mm提高到40 mm左右,显著提高了AFS板材成形极限和成形质量.     

线圈和模具结构对板材电磁脉冲成形效率的影响

电磁成形是一种高速率成形方法,可大幅度提高材料的成形极限。但是成形过程中仅有一小部分电能被转变成工件的塑性变形能。为了提高材料塑性变形的能量利用率,本文采用实验和模拟手段分析了不同尺寸的凹模和线圈结构对铝合金板材电磁成形后的轮廓、塑性应变和能量利用率的影响规律。对比板材的最终变形轮廓,模拟与实验结果一致。同时发现当放电参数一定,线圈半径接近于凹模半径与圆角半径之和时,板材的塑性变形能最大,达到189.92J,能量利用率达到4.5%。     

多点压机成形与多道次多点模具成形的数值模拟研究

变形路径对于板材的成形质量有着重要的影响。多点压机成形和多道次多点模具成形充分利用多点成形的柔性特点,实现了对板材变形路径的控制。文章通过有限元数值模拟研究了这两种成形方式各自的特点和规律,并进行了比较。结果表明,多点压机成形和多道次多点模具成形,都能够优化板材变形路径,使变形均匀,有效地抑制起皱,提高板材变形能力。在同样条件下,多点压机方式好于多道次成形,但当多道次成形道次逐渐增多时,成形质量接近于多点压机成形。多点压机成形是理想化的成形方式,但设备造价昂贵,多道次多点模具成形可以近似实现多点压机成形效果。     

板类件多点闭环成形的模糊控制方法

在金属板类件的加工中,无模多点成形是一种CAD数据模型驱动的柔性加工方法;多点闭环成形更是将板类件的加工与实时测量紧密结合到一起。本文在基本体群形状和工件形状的离散傅立叶变换描述的基础上,定义了不同类型的曲面误差;提出了多点闭环成形的模糊控制方法;实验证明,该方法能够控制板材快速收敛到所设计的目标形状,为实现板类件的数字化制造提供了一种新思路。     

板材多点成形与模具成形过程的比较研究

利用有限元方法对板材模具成形和多点成形的变形特点进行了分析,并在此基础上就不同成形方法对起皱的抑制作用进行了对比,确定了不同成形方法起皱开始发生时的临界曲率及临界厚向应变。结果表明：多点压机成形方法能够得到比多点模具成形和整体模具成形时变形程度更大且厚度变化更加均匀的制品。     

板材柔性拉伸成形研究进展与展望

传统横向拉伸成形和纵向拉伸成形过程中,均存在夹持机构运动与过渡区板材变形不协调现象,进而诱发板材与模具不贴合、变形不均匀、起皱甚至拉裂问题。为降低零件制造成本、提高板材贴模度和零件成形精度,开展板材柔性拉伸成形研究极具学术研究价值和工程应用前景。综述了板材柔性拉伸成形模具柔性化和加载机构柔性化的研究进展,重点阐述了多辊下压式和多夹钳式柔性拉伸成形原理、装备构成及成形特点,分析了过渡区长度、板材加载路径等主要工艺参数对零件成形质量的影响,简述了力/位移加载分布式柔性拉伸成形方法,最后展望了板材柔性拉伸成形的发展方向。     

基于快速测量的曲面多点成形精度控制

在板类件多点成形中,由于板料回弹、工件定位等因素,成形后的工件曲面与目标模型之间存在误差。文章通过激光快速扫描测量获得成形后工件的三维形状点云数据,经平滑去噪后,用对异常点不敏感的鲁棒最小二乘法进行B样条曲面拟合。将重构的曲面与目标模型配准计算后将曲面误差反馈到多点CAD系统,根据该误差进行回弹补偿、闭环修正工件曲面误差,并给出应用实例。结果表明,基于快速测量的曲面多点成形精度控制技术充分利用了多点成形的快速性的特点,通过三维空间形状反馈,来提高多点成形的精度。     

多点成形中的柔性压边技术研究

对于薄板类零件而言,无论是利用整体模具成形还是多点成形,影响成形零件质量的关键因素是起皱。为了防止薄板类零件成形过程中产生起皱,尽量提高薄板类零件的变形量,研制了一种适合于多点成形的新型柔性压边装置,依据成形件的工艺特点、变形大小、材料特性及其弹性模量和成形零件形状,可以确定压边力的大小,且与板料直接接触的柔性压边圈随成形零件的形状不同而有所变形。介绍了多点成形压力机专用的柔性压边装置的工作原理、工作过程、布置结构、力学分析、成形力及压边力的计算。阐述了实际使用过程中的压边力和成形力的调节方法及柔性压边力,实现了数字无级调压,通过调节柔性压边力,明显改善了薄板类零件的成形质量。     

Numerical simulation of deformation in multi-point sandwich forming

Multi-Point Sandwich Forming (MPSF) is a new flexible forming technology. In this process, one half of a conventional die set is substituted by a discrete die with wide spaced pins plus deformable die sheet and a polyurethane upper die is used as the other half. FE simulation using this tool design reveals the effect of the shape of the upper die on workpiece deformation and the role played by the deformable interpolator and die sheet. It is shown that the deformed shape is a result not only of the reconfigurable die shape, but of the elastic die shape and elastic interpolator stiffness also. Using an interpolator enables smooth workpiece surfaces to be obtained, even when the die sheet is dimpled by the pins of the reconfigurable die.     

材料和目标形状对多点拉形成形精度的影响分析

多点拉形是将整体拉形模具离散成多点模具,可以在一套多点拉形模具上实现不同形状零件的拉形,省去了模具的设计、制造等大量的生产成本,实现了蒙皮件的柔性成形。多点拉形主要适于成形小曲率、大变形的蒙皮件,材料和目标曲面形状都是影响多点拉形成形结果的重要因素。通过对3种材料成形不同曲率半径球形件的多点拉形过程进行数值分析,研究材料和成形件目标形状对多点拉形的影响。结果表明,在成形件中心区域的形状误差小于边缘区的形状误差,拉伸方向的形状误差大于垂直拉伸方向的误差,成形件的曲率半径越小,成形件的形状误差越大。     

薄板多点成形中的拉裂现象研究

拉裂现象在薄板成形过程中很容易发生。文章采用有限元数值模拟手段,研究了薄板多点成形过程中的拉裂现象,分析了有压边多点成形时鞍形件的拉裂情况,提出了能够避免拉裂的柔性压边成形方式,分析了刚性压边与柔性压边成形时的成形极限与成形效果等,证明了柔性压边成形能够很好地解决板料起皱与拉裂的矛盾关系。当采用刚性压边多点成形时,加大压边力板料可能拉裂,减小压边力板料可能起皱;而采用柔性压边多点成形方式可以有效避免起皱和拉裂的发生,并且大大提高变形量,得到更好的成形结果。     

板材分段多点成形中局部剧烈塑性变形的研究

局部剧烈塑性变形是分段多点成形中特有的一种缺陷,对其进行深入的研究有利于分段多点成形技术的进一步实用化.本文以圆柱形工件为例,对分段多点成形过程进行数值模拟,详细分析了局部剧烈塑性变形的产生机理,并采用非均匀有理B样条曲面(NURBS)方法,进行过渡区的协调设计来抑制局部剧烈塑性变形的产生,实验证明这种方法能够显著提高工件的成形质量.     

Numerical simulation for the multi-point stretch forming process of sheet metal

Multi-point stretch forming (MPSF) is a flexible manufacturing technique to form large sheet panels of mild curvature. The traditional fixed shape-stretching die is replaced by a matrix of punch elements, and the sheet metal are stretch-formed over the multi-point stretching die (MPSD) generated by the punch element matrix. In this paper, extensive numerical simulations of the processes for stretching parabolic cylinder, toroidal saddle and sphere parts were carried out by dynamic explicit finite element analysis. The forming results using multi-point die were compared with those of using traditional die. The use of an elastic cushion to suppress dimpling of the part caused by the discrete punch elements was investigated along with a discussion of its influence on part shape accuracy. The effect of the size of punch element and the shape of MPSD on the shape accuracy of formed parts were analyzed. The results may provide useful guidance on determining MPSF parameters and optimizing MPSF manufacture processes.     

封头的多点成形工艺分析和数值模拟研究

结合多道次成形和分段成形工艺方式,文章对封头的多点成形过程进行了工艺分析。通过对其成形过程的有限元数值模拟,研究了封头多道次成形和分段成形的成形规律,制定了封头的多点成形工艺,并进行了实验验证。结果表明,通过合理的成形工艺,可以用多点成形设备成形封头,并能得到良好的成形效果。     

喷嘴盖板级进模设计与制造

为了解决斜面翻边毛坯定位难的问题,喷嘴盖板级进模采用了成对成形的方法,达到了定位准确可靠的目的。斜面翻边需两次成形,周边翻边的半成品在工位间的传递较为困难,为了解决该问题,喷嘴盖板级进模采用载体两侧开工艺槽的方法,达到了预期效果。喷嘴盖板级进模一次冲两件,效率高,成形的制件表面光滑、形状精确。     

薄板件多点成形与模具成形时起皱现象的对比分析

起皱是传统冲压成形和多点成形时共有的现象,尤其在无压边成形方式下很容易发生。文章采用有限元数值模拟手段,针对两种多点成形工艺和整体模具成形过程中产生的起皱现象进行了探讨,分析了无压边成形过程中不同的成形工艺对球形件起皱的影响。文章用显式动力学算法进行了数值模拟,结果表明,采用多点模具成形工艺成形1mm厚度的板料时,曲率半径为200mm的成形件起皱明显;但在相同条件下,用多点压机成形工艺的成形件结果良好,甚至成形厚度为0.5mm,曲率半径为150mm的球形件也没有起皱;而在这两种条件下,整体模具成形都有微小的起皱发生。也就是说,多点压机成形方式比多点模具成形方式以及整体模具成形方式效果更好,缺陷少,能够得到更大的变形量。