平底简形件板材液压成形的数值模拟

针对传统板材冲压成形中存在的成形极限低、模具凹模复杂及零件表面品质差等缺点,发展了板料液压成形技术。通过数值模拟方法,采用钣金成形专用分析软件JSTMPA／NV对5754铝合金平底筒形件的板料液压成形过程进行了研究,以最终成形零件的壁厚分布为评定标准,对成形过程中零件可能出现的缺陷进行预测和分析,研究工艺参数包括充液室压力、凸凹模单边间隙和凹模圆角半径对零件成形性的影响,并对工艺参数进行了优化。研究表明：采用20MPa的液室压力、1．1mm的凸凹模单边间隙和5mm的凹模圆角半径时,获得的铝合金平底筒形件的     

难成形材料复杂型面零件充液成形失稳控制研究

探讨了充液成形过程中,关键工艺参数之一的液室压力大小对起皱和破裂两种失稳现象的作用和影响规律.从应力、应变、减薄率和FLD曲线等方面研究了液室压力对起皱和失稳现象的影响.首先模拟液室压力为12 MPa时的成形过程,分析了起皱的原因,再通过加大压力对起皱进行控制;而后模拟液室压力为35 MPa时的成形过程,分析了破裂的原因,再通过减小压力对破裂进行控制;最后利用难成形航空材料2B06-M进行实验验证,得到了成形此零件的合理压力范围18～25 MPa.     

基于充液成形技术的铝合金发盖内板成形

基于有限元分析软件ETA/Dynaform,对铝合金发盖内板的充液拉深过程进行数值模拟。建立了有限元模型,得到了最优液室压力加载路径,并研究了零件充液成形过程的成形性能。研究结果表明,液室压力加载路径对充液成形零件质量的影响较大,成形所需的最大液室压力为10 MPa,且液室压力不宜加载过早。通过充液成形技术的应用,消除了成形过程中的破裂、起皱等成形缺陷,达到了提高成形性能的目的。模拟实验和物理实验验证相吻合,均得到合格的铝板拉深件。     

6063铝合金中空构件充液压形成形

为促进铝合金中空构件在汽车上的应用与推广,分别采用数值模拟和实验验证研究了铝合金中空构件在室温下充液压形的可行性,分析了内压对成形结果的影响,总结了成形过程中出现的主要缺陷形式及每个缺陷的发生原因。结果表明充液压形在室温下成形铝合金中空构件是具有可行性的,同时成形时所需内压较低,室温成形时所需压力仅为2~10 MPa。失稳弯曲和死皱是充液压形的主要缺陷形式。适当增大内压可消除失稳弯曲缺陷,控制坯料的膨胀变形即可消除死皱缺陷。虽然弯矩是压形的主驱动力,但对于铝合金而言,当其内压增大至6 MPa时,其成形件的回弹量很小几乎可以忽略。     

液压复合成形技术在三通件上的应用

利用液压复合成形技术,对数控铣削加工三通件进行工艺改进,针对充液拉深和内高压胀形阶段建立了力学模型,分析了摩擦系数、拉深比、压边力和胀形力等工艺参数对零件成形的影响。通过对液室压力的数值模拟,得到在40 MPa液压下,充液拉深后零件的壁厚减薄率最小,为27.5%,壁厚最薄处位于凸模圆角区域;并通过液压复合成形工艺,试制出内径为SR90 mm的三通件,成形的三通件翻边处最小壁厚为1.59 mm,通过了液压强度、气密性能等可靠性考核,实现了1Cr18Ni9Ti不锈钢球形三通件的整体成形。研究表明,采用液压复合成形技术,三通件的研制周期缩短了8天,材料利用率提高了60%以上。     

镁合金方形件液压拉深成形的数值模拟

采用Dynaform有限元软件对AZ31B镁合金方形件的液压拉深过程进行数值模拟,研究了分块压边条件下,压边力加载方式、拉深速度、液压力等工艺参数对镁合金方形件壁厚差值和最小壁厚值的影响规律,并分析了方形件的壁厚分布特点。结果表明:镁合金方形件分块压边液压拉深过程中,当圆角块和直边块初始压边力分别为3和1kN,压力增幅ΔQ为500N,且均采用"增-恒-减"加载方式,液压力取12MPa,拉深速度为3000mm.s-1时,可以获得较好的成形效果;拉深后期,压边力大小不断增大或保持不变对镁合金方形件成形效果的影响程度基本一致;液压力大小对镁合金方形件的壁厚极值分布位置影响较小。     

2024铝合金薄壁马鞍形尾椎上壁板半管零件的双层板液压拉深成形工艺北大核心CSCD

为解决某国产飞机上某2024铝合金薄壁马鞍形尾椎上壁板半管零件在传统落压以及蒙拉中容易产生的破裂、起皱、表面质量差等问题,采用液压拉深工艺,综合考虑尾椎上壁板半管零件的马鞍形脊线在成形过程中导致的局部失稳现象,借助双层板辅助成形的思想,解决了零件尾部流料问题。利用有限元软件建立了有限元模型,对2024铝合金薄壁马鞍形尾椎上壁板半管蒙皮件的双层板液压拉深工艺进行了数值模拟。通过模拟分析,结合双层板液压拉深成形过程中对辅助板料的要求,确定了辅助板料的屈服强度的范围;根据材料变形能力和零件结构形状,优化了充液加载时的最大液室压强。模拟得出的最优结果为:辅助板料的屈服强度应在174 MPa以上,最大液室压强为15 MPa。最后对模拟结果进行了实验验证,试制出了合格的马鞍形尾椎上壁板半管零件,为此零件的成形提供了一套符合工业生产要求的工艺方法,对此类形状零件的成形具有很大的借鉴作用。     

内压对薄壁管充液压弯时的影响

失稳起皱和截面畸变是薄壁管弯曲成形过程中的主要缺陷,通过数值模拟和实验的方法,研究了液压支承下管材的弯曲变形行为,进行了从无内压到内压为18MPa的管材充液弯曲成形,分析了充液弯曲成形过程中的内压值对成形的影响,给出了成形后的不圆度和典型点壁厚减薄率的变化规律,结果显示,随着充液压力的增加,管材的截面不圆度逐渐减小,管材内侧壁厚增厚趋势减小,外侧壁厚减薄趋势增大。并根据模拟结果给出了成形后的典型点的应力状态。     

液室压力加载路径对5A06铝合金锥形件充液拉深成形的影响北大核心CSCD

为提高5A06铝合金锥形件的拉深成形极限,采用数值模拟与实验相结合的方法进行了锥形件充液拉深成形的研究,分析了不同锥角的锥形件充液拉深变形过程中的缺陷形成机制及工艺参数的影响规律。锥形件成形的典型缺陷为悬空区起皱,分析了不同液室压力加载路径对锥角分别为5°、10°、15°及20°的5A06铝合金锥形件的典型缺陷的影响,获得了避免缺陷的加载路径以及不同锥角的锥形件的壁厚分布规律,实验确定了不同锥角的锥形件的拉深成形极限。结果表明:随着锥形件锥角的增大,锥面悬空区增大,充液拉深成形过程中的第1阶段液室压力加载路径的斜率减小,可避免为克服悬空区起皱而导致的破裂缺陷;锥角越大,锥形件壁厚减薄率越大,拉深成形极限越小。     

高强钢复杂曲面件充液拉深工艺模拟研究

对某高强钢复杂曲面件的充液拉深工艺进行有限元数值模拟,分析了液室加载路径以及最高液室压力对成形结果的影响,得到该零件充液拉深成形合理的液室加载路径及最高液室压力。     

盒形件增量拉深成形数值模拟及工艺试验

为了探索板料增量拉深成形的特点和规律,设计了增量拉深成形轨迹,用Deform-3D模拟软件,对盒形件增量拉深过程进行了数值模拟,分析了凹模圆角半径和凸模进给速度对成形件质量的影响,获得了成形过程中的等效应力和等效应变;并设计了具有双向调节机构的增量拉深模,在Gleeble1500D热模拟试验机上进行了工艺试验验证.结果...     

基于Dynaform的浅锥面拉深数值模拟

浅锥面拉深的主要失效形式是起皱和破裂。以Dynaform软件为平台,结合正交试验方法,对某浅锥面罩零件拉深过程进行数值模拟。分析了厚向异性系数、摩擦系数、拉延筋阻力以及压边力对浅锥面罩零件拉深性能造成的影响。通过对拉深参数的优化,基本消除制件拉深过程中的起皱和破裂。     

Deep drawing of 6A16 aluminum alloy for automobile body with various blank-holder forces

Based on the ABAQUS/explicit finite element method,the deep drawing of 6A16 alloy pre-aged and then storaged at room temperature for 1 week with various blank-holder forces(10,14,18 kN) was studied.The distribution and variation of stress and strain in deformation zones were investigated to drive the forming property and process of the alloy.Besides,the simulation result was verified combined with the deep drawing experiments.The results show that the stress and strain of the deformation zone have an incremental trend with the blank-holder force increasing while the deformation degree and grain size within a certain deformation zone have an obvious increase and an enlargement,respectively.After the deep drawing,the hardness of products also increases with the enhancement of blank-holder force.The blank-holder force of 18 kN is certified as the preferential one by the analysis of microstructure and simulation results.     

Friction aided deep drawing of sheet metals using polyurethane ring and auxiliary metal punch. Part 2: analysis of the drawing mechanism and process parameters

Friction aided deep drawing using a polyurethane ring as a pressure medium has been analyzed by the slab and the energy methods to understand the main features of the process and to find the optimum conditions to achieve successful drawing. The effect of an auxiliary metal punch on the stress distribution of the deformed blank and the increase in height of the drawn cup is also discussed. From these studies, the reason why the unusual circumferential crack occurs at the flange of the deformed blank has been clarified, based on the radial stress distribution of the deformed blank. A process parameter, which denotes the drawing characteristics of the friction aided deep drawing, has been proposed. In addition, the drawing region diagram has been presented to facilitate the drawing pressure control with the progress of the drawing process. It is shown that the successful drawing region is narrow at the early stage of drawing, although it becomes wide as the drawing proceeds. Therefore, in the early stage of drawing, special care should be paid to the drawing pressure control to avoid the flange crack.     

汽车轮毂端盖拉伸成形模计算机辅助工程

建立了汽车轮毂端盖拉伸成形三维弹塑性有限元模型,并利用MARC软件对其拉伸变形过程进行了数值模拟。分析了金属材料在拉伸成形时的流动及拉伸成形后的残留应力和应变分布情况,研究了凸模圆角半径对板料成形性能的影响及防止产生起皱与破裂的措施。研究结果表明,当凸模圆角半径值小于2~3倍料厚时,材料易产生拉裂现象。模拟结果与实际生产吻合较好,说明所建立的有限元模型是合理的。     

镍基高温合金锥筒形件拉深旋压成形机理研究

针对镍基高温合金因加工硬化严重成形时极易产生破裂和起皱等典型缺陷的问题,以锥筒形壳体类零件为对象,提出了一种由锥形预制坯经过真空固溶处理后拉深旋压成形锥筒形件的方法,并对其成形机理进行了研究。基于Abaqus/Explicit平台,建立了锥筒形件拉深旋压有限元模型,分析了成形过程中的瞬态等效应力、等效塑性应变、切向应力、壁厚及三向应变分布规律。结果表明:在旋压成形过程中,最大瞬态等效应力位于旋轮接触区及附近区域、最大瞬态等效塑性应变位于坯料口部;瞬态切向压应力最大值位于旋轮接触区,而瞬态切向拉应力最大值位于旋轮接触区附近的两侧区域。筒形段中部壁厚减薄,而坯料口部壁厚增厚。旋压成形试验表明,锥形预制坯经拉深旋压后可获得壁厚均匀的锥筒形件。     

Cold Deep Drawing of Commercial Magnesium Alloy Sheets

A cold deep drawing process for commercial AZ31 magnesium alloy sheets was developed. The commercial sheets were successfully formed into circular cups at room temperature by optimising the annealing temperature of the sheets, i.e. a limiting drawing ratio of 1.75 was attained for an annealing temperature of 500 °C. The increases in elongation, n-value and r-value, and the decrease in flow stress effective in the improvement of drawability were obtained for the annealing. The apparatus for cold deep drawing without heating becomes much simpler than that for the conventional warm deep drawing. The effects of the lubricant, the clearance between the die and the punch and the corner radius of the punch on the drawability were examined. The limiting drawing ratio was increased by applying force onto the edge of a blank through the die corner. In addition, cold deep drawing of magnesium alloy square cups was performed. It was found that comparatively shallow magnesium alloy cups are satisfactorily formed at room temperature without heating.     

固体颗粒介质拉深新工艺及成形模具设计

鉴于传统的充液拉深中存在液体介质密封困难、装置复杂等问题,提出了以固体颗粒代替液体介质的新工艺,通过对拉深过程中筒壁的受力分析得出固体颗粒介质拉深新工艺可以有效的减小成形过程中筒壁的拉应力,有利于提高材料的成形极限。自行设计了试验模具,通过对LY12M板料的拉深试验,验证了固体颗粒介质拉深新工艺的可行性,试验获得的极限拉深系数达到了0.51,优于传统刚性模拉深工艺。     

制动毂挡尘盖拉深成形过程的应力应变分析

在大型CAD软件Pro/E中建立了汽车车轴制动毂挡尘盖拉深成形的凸凹模模型,运用大型商用有限元软件MSC.Marc,对其拉深成形过程进行了数值模拟.分析金属材料在拉深时的流动情况及挡尘盖在拉深后的应力应变分布规律,重点研究了压边力和凸凹模间隙对板材成形性能的影响,分析了起皱和破裂产生的原因、特点、影响因素以及预防措施等.模拟及试验结果表明,工件在拉深时,凸缘部分材料易产生失稳起皱现象;凸、凹模之间的间隙是影响盒形部分产生破裂的主要原因.当刚性压边圈与凹模之间的间隙减小到1.2倍的料厚时,能获得表面质量光滑的合格件;当凸凹模及浮动凸凹模之间的间隙大于料厚时,能确保拉深过程顺利进行.     

Numerical simulation of two-stage deep drawing of complex-shaped parts

1　INTRODUCTIONInrecentyears ,withtherapiddevelopmentofcomputersoftwareandhardware ,andtheintersectionandcombinationofcomputertechnology ,graphics ,mechanicsandprocessengineering ,thecomputeraid edengineering(CAE)technologybasedonnumericalsimulationhasbeenwidelyappliedinthesheetmetalformingfield[1,2 ] .Nevertheless ,untilnow ,thenu mericalsimulationisconfinedtosimulatesomebasicmodesofdeformationsuchasbending ,deepdraw ing ,bulgingandflanging .Forthedeformationofcomplexwork pieces ,forexa…