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。     

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。     

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.     

板材数控渐进成形过程数值分析与实验研究

针对渐进成形工艺中板材厚度减薄的问题,以典型锥形件为例,运用ABAQUS建立的弹塑性有限元模型,研究了半顶角(α)、工具头直径(D)和层间距(△Z)等工艺参数对零件渐进成形的影响.结果表明,半顶角是影响板材成形性能的重要因素,半顶角越大,制件最小壁厚越大,板材变形越均匀;小的层间距和大的成形头直径有利于获得应变分布均匀和表面质量较好的制件;工具头直径减小、层间距减小和半顶角较小,都可以获得较小的轴向成形力.经实验验证,数值模拟结果基本与实际吻合.     

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.     

加载方式对汽车桥壳压制成形的影响

针对某中型卡车桥壳胀压成形工艺中预成形管坯压制成形过程,给定几种不同的外压及内压加载方式;利用有限元软件ABAQUS对压制成形过程进行数值模拟,通过比较桥壳制件成形后的贴模性、壁厚分布,揭示外压和内压加载方式对压制成形的影响;并进行预成形管坯的压制成形工艺实验,实测了样件的外形及壁厚,实验结果与有限元模拟结果相吻合。     

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。     

板材多点复合渐进成形质量的工艺优化

针对板材多点复合渐进成形的质量问题,利用有限元软件Marc进行了不同工艺参数下的多点成形正交试验。以回弹角、壁厚均匀性和最大成形力作为成形质量评价指标,根据试验结果建立了各评价指标回归预测模型;采用主目标法建立了多点复合渐进成形评价指标数学模型,获得了最佳工艺参数组合。通过试验验证了模型的合理性。这能为成形出较好质量的制件提供依据。     

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。     

5B02铝合金管件直角推弯成形壁厚均匀性

基于ABAQUS有限元软件平台建立5B02铝合金管件90°推弯成形有限元模型,并进行成形过程的有限元模拟。将模拟结果与实验结果进行对比,结果表明,两者形貌、弯曲部位壁厚分布一致,验证有限元模拟的可信性。通过分析不同成形阶段弯曲内侧与外侧的金属流动与应变场,揭示出5B02铝合金管件90°推弯成形后壁厚分布不均匀的机理。利用模拟方法对比研究内压大小(填料的弹性模量)对壁厚分布的影响,找出了有益于壁厚均匀分布的工艺条件,为实际生产中5B02铝合金管件经90°推弯工艺后壁厚均匀性的控制提供理论依据。     

成形角对多点复合渐进成形过程影响的有限元分析

为了提高制件的成形质量、成形效率和成形极限,并了解不同成形角对多点复合渐进成形过程的影响,使用有限元软件MSC.Marc建立了多点复合渐进成形方锥台制件的三维有限元模型,并进行了不同成形角成形过程的数值模拟,探讨了成形角对制件等效塑性应变、厚度分布、厚度减薄率等的影响。模拟结果表明,成形角越大,等效塑性应变和厚度减薄率越大,单位时间内的相邻等效塑性应变增量和厚度减薄量越小,制件变形越均匀,板材塑性发挥越充分,但成形效率越低,制件越易发生破裂等成形缺陷;方锥台制件拐角处的厚度减薄较侧壁处的厚度减薄更严重。多点复合渐进成形试验表明,数值模拟结果和实验相吻合。     

1060铝板圆台件凸模支撑渐进成形临界成形角的研究

基于ANSYS/LS-DYNA分析平台构建凸模支撑单道次渐进成形圆台件的有限元模型,利用数值模拟和实验方法研究凸模支撑渐进成形圆台件的壁厚均匀临界成形角。以高径比为0.5的圆台件为对象,研究不同圆台直径和原始坯料厚度的圆台件的临界成形角,分析了圆台直径和原始坯料厚度对临界成形角的影响。结果表明,随着圆台直径增大,其临界成形角逐渐减小;随着原始坯料厚度增大,其临界成形角逐渐增大。通过多元线性回归求解临界成形角关于原始坯料厚度和圆台直径的推算公式,经实验验证依据该公式可在一定范围内快速获得圆台临界成形角,为实际生产中获得壁厚分布均匀的制件的工艺设计提供依据。     

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.     

正八边形锥件单点渐进成形壁厚均匀性研究

为研究单点渐进成形铝合金零件壁厚均匀性的变化规律,采用数值模拟与实验相结合方法对2024铝合金正八边形锥件单点渐进成形过程进行了分析。通过建立单点渐进成形过程动力显式有限元模型,得到影响单点渐进成形板料厚度的因素。其中工具头直径的影响最大、进给量的次之,下压量的最小。采用实验方法对模拟结果进行验证,实验与数字模拟分析最大误差为7. 0%。     

工艺参数对双层304不锈钢波纹管液压胀形的影响

为提高波纹管的成形质量以及合理选取胀形工艺参数,基于有限元分析软件ABAQUS模拟304不锈钢双层波纹管液压胀形过程,并利用实验验证了有限元模型的正确性。基于建立的模型,研究了内压力、模具行程、挤压速度和加载路径对波纹管成形的影响。结果表明,影响双层波纹管液压胀形壁厚减薄和波高的主要工艺参数为内压力和模具行程;随着内压力和模具行程的增大,最大壁厚减薄率和波高均线性增大,且内外层壁厚差值增大;过大的内压和挤压速度会导致波高不均匀性增大;降低起波阶段内压力及在成形初期施加轴向进给的加载路径有利于减小波纹管的减薄率。最后,通过双层波纹管的液压胀形实验验证了数值模拟的正确性。     

板料渐进成形半球形件的路径研究

基于ANSYS/LS-DYNA平台对半球形件的板料渐进成形过程进行模拟.根据单道次、两道次、三道次以及四道次成形路径的模拟结果,分析了不同道次对壁厚均匀性的影响.另外,通过对自上而下和自下而上两种成形顺序获得的模拟结果对比,研究了成形方式对壁厚均匀性的影响.最后,以壁厚均匀性为原则设计出半球形工件最佳成形路径,并通过实验得以验证.     

核级304不锈钢超薄壁三通液压胀形模拟及实验

对304不锈钢超薄壁三通的液压成形工艺过程进行有限元模拟,研究液压成形过程中冲头挤压速度、内压和圆角半径对成形结果的影响规律。结果表明,支管顶部壁厚值最小,主管端部以及过渡圆角半径处壁厚值最大;随着挤压速度的增大,三通支管高度先增加后逐渐减小;内压不足容易导致起皱,内压过大则支管顶部严重减薄甚至开裂;随着过渡圆角半径的增加,最大支管高度明显增加,壁厚均匀性改善。实验结果表明,成形内压和轴向进给速度匹配较为合理时,可以成形得到既不起皱也不开裂的不锈钢超薄壁三通管件。     

板材单点渐进成形破裂模拟优化与实验验证

针对渐进成形工艺加工半锥角较小制件侧壁厚度减薄及破裂问题,基于ABAQUS建立渐进成形有限元分析模型,并进行数值模拟与结果分析。对于板材破裂及厚度分布不均现象提出优化方案,并完成数值模拟与实验验证,结果显示,实验加工与数值模拟结果基本一致。最后总结出渐进成形中板材发生破裂的原因、本质及解决方法。     

直壁筒形件凸模支撑渐进成形工艺的数值模拟

以ANSYS/LS-DYNA软件为分析平台,构建了凸模支撑渐进成形过程的有限元模型,成功模拟了用平行直线型路径方案渐进成形直壁筒形件的过程,并通过实验验证了该数值模拟方法的可行性。对数值模拟结果进行后处理得到直壁筒形件的应力应变分布、节点运动以及壁厚的变化规律。结果表明,平行直线型路径方案能够成形出壁厚较为均匀的直壁筒形件,在筒形件口部区域等效应力和等效应变达到最大。     

1060铝板两道次渐进成形外缘翻边路径优化

运用数值模拟与实体实验相结合的研究方法，设计并优化出一种两道次渐进成形外缘翻边路径，相较于单道次成形，该路径适用的加工范围更广。研究结果表明，使用圆弧直线两道次渐进成形外缘翻边路径，可以加工单道次无法成形的毛坯直径较大的翻边制件，提升制件的壁厚分布状态，在将第1道次的加工直径设置为d_m+(D-d_m)/4时制件的成形质量最好。根据有限元模拟实验，分析制件的壁厚分布曲线和平均壁厚值，拟合出扩孔两道次渐进成形圆孔翻边高度的表达式，并通过实体实验验证，实现了对两道次渐进成形外缘翻边高度的预测。