厚板精冲塑性剪切带热力耦合分析与模具失效

厚板精冲过程属非稳态大塑性变形,其精冲剪切带区域变形剧烈而复杂,对此进行实验研究存在诸多困难.本文对厚板精冲工艺进行了基于热力耦合的有限元分析,连续模拟了齿圈压入、板料塑性剪切到完全断裂的过程,获得了厚板精冲过程中剪切带的金属流动规律、热力分布,并通过模具的应力场和温度场分布对模具失效原因进行了分析与预测.     

近精冲工况下的模具磨损测试装置设计与分析

精冲模具对精密性要求很高,研究模具磨损实验过程中需要多次拆卸,影响装配精度,从而影响磨损实验结果。基于精冲模具磨损分析,提出采用板料挤压模具的方式来研究精冲模具磨损。将板料挤压模具与目前市场上常用的磨损试验机进行对比发现,板料挤压模具更接近精冲模具磨损条件,测得的数据量更为丰富。基于有限元模拟软件对板料挤压与精冲模具在成形过程中的受力情况进行模拟比较发现,一定挤压截面比下,板料挤压模具与精冲模具磨损受力近似相同,可以用板料挤压实验来等效精冲模具磨损的研究。在此基础上,给出了带压边的挤压模具结构设计,可用于精冲模具磨损机理的进一步研究。     

基于热力耦合模型的拉深件连续冲压稳定性分析

在板料大批量连续拉深成形条件下,由于模具与板料表面之间的摩擦生热,模具内部热量积累导致温度逐渐升高,模具热膨胀作用改变了凸凹模间隙,对冷冲压件尤其是深拉件成形质量产生不利影响。基于典型圆筒形拉深件的热力耦合模型,通过有限元模拟和数学物理分析,研究其在连续冲压条件下模具温度及凸凹模间隙随冲压次数的变化规律。结果表明:连续冲压条件下初始阶段模具温升趋势明显,并逐渐减弱,直至趋于稳定,凸凹模间隙相应地随模具温度增加而逐渐缩减,显示了连续冲压稳定性的衰减。实际生产中可通过增设模具风冷或水冷装置、改善模具与板料之间润滑条件、降低冲压频率等措施提高连续冲压稳定性。     

精冲技术的研究现状与发展趋势

本文从精冲机理、精冲工艺、精冲方法、精冲过程有限元模拟方法、精冲模具以及精冲设备这6个方面对精冲技术进行了综述,介绍了精冲技术在以上几个方面的研究现状。分析结果表明,目前对精冲技术的研究主要集中在精冲机理、精冲工艺、精冲设备等方面,对精冲模具、精冲方法、精冲过程有限元模拟方法等方面的研究还较欠缺;高强度材料及复杂结构零件的精冲生产是目前精冲技术的难点;提出了采用创新的精冲方法、高复合度的精冲复合工艺以及智能化的精冲模具将是精冲技术未来的发展趋势。     

模具间隙对高强度钢热冲压过程的影响

利用DEFORM软件,建立了不等模具间隙下高强度钢板热冲压的有限元模型,研究了模具间隙对22Mn B5钢板热冲压成形中温度场以及马氏体转变的影响规律。数值模拟结果表明:模具间隙是影响板料温度变化的主要因素,板料的最大温差随着模具间隙先增大后减小;模具间隙为0.95t~1.00t时,板料各部位的马氏体分布均匀,转变率高。在此基础上,进行了热冲压试验,测试了板料侧壁位置点和底部圆角位置点的温度变化,并观察了板料成形后的微观组织,通过试验结果与数值模拟结果一致性对比,验证了数值模拟结果的可靠性与准确性。     

基于ABAQUS曲底槽型件热冲压成形模拟分析

在超高强度钢板热冲压成形工艺中,能准确预测板料的温度场与模具的受力状况,对工艺制定与模具的优化具有重要意义。通过ABAQUS模拟软件建立塑性体热力耦合有限元模型,对热冲压过程进行模拟仿真,分析板料与模具的温度场以及模具所受的作用力。研究结果表明:板料转移时间控制在10 s内较好;在成形过程中,制件法兰与侧壁部分温度分布均匀且基本一致,制件法兰与侧壁部分的温度低于制件底部部分的温度;为保证模具强度,凸模圆角处及底部、凹模入口圆角处及底部的冷却水道直径及密度应较小,并且应适当增大水道与底部表面的距离。     

背板精冲质量影响因素的数值模拟与优化

使用Deform-3D有限元软件对背板精冲件的落料工艺进行了三维有限元模拟,通过引入NormalizedCockroft&Latham韧性断裂准则进行厚板精冲数值模拟.当凹模圆角取0.6mm时板料的最大等效应变值从4.8降为2 9,光洁面高度最大可达板料厚度的96％,其结果为提高精冲件质量提供了依据.     

强力压边精冲技术的数值模拟

对精冲技术中运用最为广泛的强力压边精冲技术进行了数值模拟研究。通过数值模拟在计算机上直观地了解到材料在精冲过程中的流动规律,并对精冲坯料变形区的应变场变化及坯料网格的自动划分情况进行了研究,有利于精冲工艺及模具的优化设计,为精冲技术的进一步发展提供了理论依据。     

基于Archard理论的热冲压模具磨损分析及优化

基于Archard理论,运用有限元软件对热冲压过程进行了数值模拟分析,计算了模具表面的磨损。通过改变热冲压工艺参数,获取模具磨损量随冲压速度及板料初始成形温度变化的规律。通过对热冲压过程的热力耦合模拟,获得了模具在冲压过程中的温度及应力分布规律。结果表明,模具磨损分布与温度场及应力场存在密切关系。基于响应面法对冲压工艺参数进行了优化设计,有效地减小了模具表面磨损量。     

基于sobol法的热成形工艺参数全局灵敏度分析及优化设计

基于Archard理论,运用有限元软件对热冲压过程进行数值模拟分析,计算冲压过程中模具表面磨损。提出一种计算热成形工艺参数灵敏度的方法,该方法基于蒙特卡洛法和响应面法,建立主要工艺参数的磨损量响应面近似模型,进而采用sobol全局灵敏度分析法和蒙特卡洛法对工艺参数的全局灵敏度进行分析。结果表明,冲压速度、板料温度和模具温度对磨损的影响最大。在此基础上对冲压速度及板料温度进行优化设计,以使磨损量达到最小。     

典型热冲压件成形工艺研究

为了满足汽车轻量化的要求,对超高强度钢板热成形进行了研究。利用ABAQUS软件建立了热力耦合模型,研究了模具初始温度、冲压速度对冲压过程板料厚度、应力应变的影响。结果表明:凸模圆角区最容易拉裂;随模具温度的增加,板料最小厚度先增加后减小;随冲压速度的增加板料最小厚度减小,且冲压速度对板料厚度变化影响更大。模拟结果与实验结果相符合,这能为实际冲压过程提供理论基础。     

基于有限元分析的精冲凸模寿命估算

文章采用有限元软件DEFORM-3D对常温下的AISI-1010钢材毛坯进行精冲成形模拟,同时对精冲凸模的应力场进行有限元分析。通过剖析精冲过程中凸模的应力应变分布规律,采用局部应力-应变方法,建立了模具与应力应变紧密相关的疲劳寿命估算模型。对疲劳强度指数b进行了修正,使估算模型更加接近实际地预测模具的疲劳寿命。     

模具间隙对22MnB5钢材微观组织影响的模拟研究

利用有限元软件DEFORM-3D/HT对22Mn B5高强钢盒形件的热成形过程进行了数值模拟,分析了板料与模具之间的"贴模"状态对盒形件温度场和组织的影响。结果显示:板料"贴模"程度明显影响盒形件冷却速度和微观组织构成。较小的模具间隙使22Mn B5板料"贴模"紧密,高温的板料与较低温度的模具接触面积增大,导致板料冷却速度大大提高,由此出现了马氏体相变;较大的模具间隙使22Mn B5板料"贴模"变差,热成形板料与模具接触面积变小,使盒形件冷却速度降低,组织中仅出现珠光体和铁素体相变。     

汽车前立柱加强件热冲压成形的温度场模拟分析

利用Dynaform软件对汽车前立柱加强件的热拉延成形过程进行了模拟分析,得出工艺参数(冲压速度、压边力、模具温度)对板料温度的影响,并分析了板料温度分布规律。结果表明:冲压速度和模具温度对板料温度影响较大,压边力对板料温度的影响较小;在冲压速度80 mm/s,压边力70 MPa,模具温度50℃时零件成形效果较好;板料温度分布不均匀,压边区域温度最低,表面和侧壁温度最高。试验获得了合格制件,验证了模拟结果的可靠性。     

基于ANSYS/LS-DYNA的板料弯曲成形数值模拟

根据动力显式有限元理论,利用ANSYS/LS-DYNA软件对TZM合金板料的弯曲冲压过程进行模拟;分析了板料弯曲变形过程,预测了板料在冲压过程中容易产生缺陷的部位,检验了模具结构设计及冲压工艺是否合理,讨论了摩擦因数对成形质量的影响.     

基于有限元分析的精冲凸模的变形及其对成形质量的影响

采用DEFORM-2D有限元分析软件模拟了精冲过程中凸模的变形,研究了凸模材料、凸凹模间隙和凹模圆角等对精冲凸模应力、应变及成形件质量的影响.结果表明:采用弹性模量较大的凸模材料可以降低精冲过程中凸模的变形量,提高成形工件的质量;精冲间隙对模具的应力、应变和工件的成形质量有很大的影响;一定的凹模圆角可以降低凸模的应力,减小凸模的变形,对提高模具寿命和改善零件质量有着重要的作用.     

板料多次弯曲成形回弹的数值模拟研究

对金属板料多次弯曲成形回弹的数值模拟方法进行研究,分析并解决了模拟过程中出现的板料与模具的干涉和各次弯曲间模拟结果的数据传递等问题。通过金属板料的二次卷圆试验并与数值模拟结果比较,模拟结果与试验结果基本相符。采用的有限元数值模拟方法可提高预测板料多次弯曲成形后回弹量的准确度。     

基于正交试验的高强钢板热冲压成形影响因素研究

高强钢板热冲压成形工艺参数是影响成形零件质量的关键因素.建立了U形件的热冲压有限元模型,采用热力耦合数值模拟得到了热冲压过程中板料的温度、厚度及应力的分布规律.并在此基础上,利用正交试验,研究了热冲压过程中板料初始温度、模具初始温度、冲压速度、压边力4个工艺参数对U形件成形后的最低温度和最大应力的影响程度.结果表明,板料初始温度的影响最大,随着板料初始温度的下降,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值大幅度上升;模具初始温度的变化对U形件成形后的最低温度和最大应力值的变化影响最小;冲压速度的影响较大,随着冲压速度的减小,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值上升;压边力的变化不影响板料与模具之间的传热,随着压边力的减小,U形件成形后的最低温度和最大应力值相应减小且变化范围较小.     

圆盘件精冲工艺的数值模拟与分析

建立了V形齿圈压边精密冲裁的有限元模型,分别选用不同的压边力和反顶力,使用Deform 3D有限元软件,对材料为45钢、板厚为3mm、直径为18mm的圆盘落料件精冲过程进行了模拟,并总结了压边与反压力对于精冲件质量的影响。这一研究有利于精冲工艺及模具的优化设计,为精冲技术的进一步发展提供了理论依据。     

超高强钢板热成形模具的热力耦合分析

根据热成形模具温度与应力的相互关系及变化规律,应用ABAQUS软件对超高强钢板热成形过程进行了热力耦合数值模拟。分析表明:凹、凸模圆角与板料接触最早且接触时间最长,模具圆角处产生热应力集中;模具温度在淬火初期达到最大值,随着淬火的进行,模具温度冷却速度逐渐减小;模具热应力在2.5 s内变为325 MPa,热应力较高的变化频率及过大的变化幅值,极易造成模具热疲劳;模具温度及热应力曲线表明,温差是产生热应力的原因,并随温度变化;无热传递条件下进行模具机械应力分析,测量后得到模具应力、热应力、机械应力比为:11.25∶10.31∶1,热应力比重极大。