水辅助注射成型充模流动的仿真与分析

基于现有气体辅助注射成型充模流动模型、非定常流场数学方程和湍流模型,突破未考虑高雷诺数水相区湍流特性、小尺度薄壁建模、初始化壁厚的人为影响以及未考虑熔体前沿喷注效应等局限,建立水辅助注射成型充模流动的仿真模型。比较湍流模型,分析水辅成型多相分层流动界面不稳定现象。针对主要工艺控制参数进行仿真分析。结果表明:结晶性塑料随熔体温度升高、延迟时间缩短、水注射入口流速增大,残留壁厚减小,随延迟时间增加、熔体温度降低和水注射流量的增大,负载压力升高,与水辅成型试验结果相吻合。延迟时间对负载压力影响有限,延迟时间和水注射入口流速对残留壁厚影响显著,且水辅成型负载的压力流量耦合特性明显。由此提出以成型效果为目标的水压系统压力控制优化,是改进水辅成型工艺的重要思路。     

薄壁注塑件保压工艺的CAE分析及优化

保压阶段是注塑成型工艺的重要环节,保压工艺设置不恰当就会引起模腔中的压力分布不均匀,引起制件的翘曲变形、尺寸精度下降等严重的质量问题。介绍了薄壁注塑成型的定义,分析了保压工艺对薄壁制件成型的影响以及常见的保压方式对模腔压力分布的影响,利用Moldflow软件进行数值模拟,调整保压曲线,均衡模腔中的压力分布,并进行了注塑实验验证,结果表明：保压工艺对注塑件的翘曲变形有着显著的影响,与恒定保压相比,先恒压后线性递减的保压方式可获得较均匀的模腔压力分布,制件的体积收缩较均匀,制件的成型质量较好。     

基于正多边形截面薄壁零件旋压成形质量研究

基于新型非圆旋压成形方法,讨论正多边形零件旋压成形的旋轮对零件轮廓的成形轨迹方程。以等边三角形截面以及正五边形截面的旋压为例,研究新型非圆旋压成形方法在旋压过程中的主轴转速、旋轮进给比和道次三项工艺参数对正多边形截面旋压件壁厚差的影响。应用有限元软件进行仿真分析,根据仿真结果分析正多边形旋压件的壁厚分布规律,即正多边形旋压件的壁厚呈周期性分布,最大壁厚发生在正多边形旋压件的圆角处。采用Box-Behnken实验设计方法设计仿真实验,根据仿真数据对零件的壁厚差进行方差分析,建立了关于壁厚差的预测模型并对其进行优化,最后进行多组仿真研究用来验证模型准确性。结果表明主轴转速、旋轮进给比、道次对正多边形零件壁厚差的影响显著,主轴转速与壁厚差呈正相关,而进给比壁厚差呈负相关,道次对壁厚差的影响先减小后增加。     

汽车副车架内高压成形模拟分析

为探索工艺参数对汽车异型管件内高压成形的影响,借助非线性有限元软件,对副车架多道次内高压成形全过程进行仿真研究。基于此,分析内压力加载路径及退火处理对成形件典型截面壁厚分布的影响规律。研究结果表明,在成形前期施加一定的内压力并在一段时间内进行保压,后期再继续施压至整形压力的加载路径所得成形效果最好。经过退火处理的副车架,其壁厚分布更为均匀。     

背压对AA5083铝合金超塑成型的影响

采用有限元软件Marc模拟超塑成型过程,预测成型零件的壁厚和成型结果,并获得优化的压力-时间加载曲线;再分别以0和3.5 MPa的背压对AA5083铝合金进行锥形件的超塑成型和背压成型试验。结果表明:随着应变的增大,壁厚变得不均匀,合金板料变薄最严重的部位在成型件锥顶处,成型试验后零件壁厚与预测结果吻合较好;应变越大,合金成型件中空洞体积分数越大;增加背压可以有效抑制空洞的形成,显著提高材料的成型极限。     

筒形件充液拉深预胀作用仿真分析研究

利用有限元对不同预胀压力下的筒形件充液拉深过程进行仿真,指导该类筒形零件预胀压力的选取。结果表明:初始预胀形能够提高零件的成形质量,有效降低壁厚减薄;预胀压力过大导致零件壁厚分布不均匀,减薄率增加;最小壁厚随着预胀压力的增大,先增大后减小。     

摩擦润滑对金属定子衬套外高压成形结果的影响

大长径比金属定子衬套成形管件需要保证较高的贴模质量和成形质量,而摩擦对成形管件的成形质量的影响较大。综合考虑成形管件内径、材料性能参数、加载路径和成形压力等参数的影响,建立金属定子衬套外高压成形数值仿真模型,研究摩擦润滑对等壁厚金属定子衬套成形质量的影响。结果表明:随着摩擦因数增大,成形管件轴向材料塑性流动增幅较大,但成形管件中间截面等效塑性应变沿路径的分布规律基本相同,数值变化幅度也较小。综合分析成形管件过渡处对角距离、壁厚分布标准差和相对壁厚误差3项成形质量评价指标,结果表明,管件成形质量随摩擦因数增大而降低,所以在等壁厚金属定子衬套成形过程中,需要尽量改善管件与模具之间的摩擦润滑条件。     

椭圆截面管件充液压制变形与应力分析

预成形是内高压成形的关键工序,预制坯的形状直接影响到后续内高压成形的缺陷与壁厚分布。针对管件无内压支撑压制时因失稳导致的预制坯截面凹陷与尺寸不可控等问题,提出管件充液压制成形方法。对椭圆截面管件充液压制成形过程进行应力分析与试验研究,将充液压制与传统压制进行对比,分析充液压力和下压量对管件截面应力、壁厚及尺寸的影响。结果表明:管内充液可有效改善压制管件等效应力分布情况,充液压力越大,等效应力分布越均匀;相比于传统压制,充液压制过程中椭圆截面的壁厚变化并不明显,最大减薄处位于直壁部分中间区域,当充液压力为15 MPa时,其最大减薄率为2%;随着充液压力的增大,管件直壁部分的凹痕缺陷逐渐平复消失。     

薄壁气体辅助注塑件气体穿透过程的研究

基于气体穿透实验技术的研究分析，针对气体辅助注射成形中气体穿透气道的复杂过程，对薄壁气辅注塑件沿圆形截面气道穿透推进并形成模壁表层熔体的充模流动过程进行了研究。通过引入合理的简化和假设，建立了反映充模流动压力梯度、材料性能、表层熔体厚度比、非牛顿指数等影响因素的计算穿透速度和时间的数学方程．对气体注射压力、熔体温度、非牛顿指数影响气体穿透充模过程进行了实例数值模拟研究。结果表明，增大气体注射压力，其气体穿透方向所形成的表层熔体厚度比值也增大，降低熔体注射温度和非牛顿指数会增大气体穿透的壁厚值，其值接近国外试验测定值，也比较符合实际的气辅注射成形工艺结果。     

回转体金属板料渐进成形制件残余应力研究

内部残余应力分布是影响成形制件品质的重要因素。通过分析金属板料渐进成形制件内部残余应力产生的原理,建立其残余应力的测量评价方法,研究制件内部残余应力性质及分布规律,进而提出残余应力对成形制件品质的影响,制件内部分布的残余压应力可以明显提高金属抵抗疲劳的能力。试验结果表明,针对回转体金属板料渐进加工制件,其内部存在着残余应力,性质为残余压应力,大小随制件轮廓半径的增大而减小,且与制件轮廓半径呈非线性关系。