托辊冲压轴承座拉延工艺及模具设计

本文重点分析了托辊冲压轴承座的拉延工艺特性，探讨了工艺过程中拉延系数的合理分配。并对拉延模具的设计制造进行了深入细致的分析研究，设计出可确保产品质量的高精度拉延模具，为大批量、自动化生产提供了重要的保证     

下托盘的冲压工艺

如图1所示,轿车下托盘是装配精度较高、形状复杂的小型冲压件。该件为一形状件,带翻孔,且形状复杂,因此,采用落料、拉延、整形、修边冲孔、翻边、翻孔工序,有些工序也可以复合。经分析,将工艺制定为落料拉延冲孔、整形、修边冲孔、翻边翻孔共四道工     

带孔网板数字化多点成形过程中拉裂缺陷的有限元分析

采用动态显式有限元软件建立多点成形拉延有限元模型,对不同厚度的带孔网板和无孔板多点拉延成形进行数值模拟.利用成形极限图判断板料成形过程中是否被拉裂.模拟结果表明,在相同的成形条件下,带孔网板拉延成形时容易发生拉裂缺陷.分析带孔网板成形时容易被拉裂的原因,得到无孔板和带孔网板拉延成形时拉裂临界.对在基本体和网板之间放置弹性介质和钢质垫板的成形方式进行数值模拟和试验验证,结果表明带孔网板成形效果很好,而且模拟结果和试验结果吻合良好.     

摩擦拉延工艺

摩擦拉延是利用聚氨酯橡胶与板料毛坯之间所产生的摩擦工艺使坯料拉延成形的一种冲压工艺。聚氨酯冲压模具,由于其技术经济效果显著,对解决中小批量及试制生产冲压件是很合适的冲压模具,在冲裁、弯曲及局部成形各工序中已得到应用。特别是对带凸缘的拉延件的生产提供了可能性。经试验和生产初步应用,对LY12、LY21和L4等材料拉延比达4～5,若经中间退火处理,拉延比可达6以上。     

CAE技术在汽车前轮罩后板拉延模具设计中的应用

汽车前轮罩后板属于典型的汽车冲压件,与一般冲压件相比,具有形状复杂（多位空间曲面）、拉延轮廓尺寸大、拉延深度深、材料薄、表面质量要求高等特点。其生产过程一般由拉延、修边、整形翻边、侧修边、侧冲孔等多道冲压加工工序完成。其中,拉延工序是制造轮罩后板的关键工序,它直接影响产品质量、材料利用率、生产效率及良品率。为了实现拉延或创造良好的拉延条件,必须合理设计冲压方向、工艺补充部分形状和尺寸以及压料面形式、拉延筋布置、毛坯尺寸和形状等重要工艺因素。     

薄板矩形盒带拉延槛拉深的有限元分析

在薄板矩形盒拉深试验的基础上,进行压料面带拉延槛拉深的有限元模拟分析后指出,在压料面直边部设置相应的拉延槛,增大法兰直边的进料阻力并控制直边流入速度,可相应提高拉深成形极限。设置拉延槛后,使直边轴向拉深变形量增加,整体塑性变形充分,因而相对减轻法兰起皱趋势,并提高矩形盒的整体刚度和成形性。     

差厚激光拼焊板的拉延切边回弹特性

采用数值模拟和试验的方法,对厚度组合为1.2 mm/0.8 mm的激光拼焊板进行拉延切边工艺分析,重点就压边力大小、摩擦因数、凹模圆角等参数对回弹的影响进行研究,测量各工艺参数下拼焊板拉延切边的凸凹模圆角处的回弹角、总的回弹角和侧壁曲率,还测量出拼焊板成形中的焊缝移动和应力分布情况和分析相互联系,并与拼焊板拉延弯曲回弹进行比较。分析认为,与拉延弯曲回弹相似,压边力、摩擦因数、凹模圆角等工艺参数对拼焊板拉延切边回弹有着明显的影响,而压边力是关键因素;拼焊板拉延切边回弹和拉弯回弹都与焊缝移动有密切的关系,控制焊缝移动将有利于回弹的降低;相比之下,拼焊板拉延切边回弹比拉弯回弹要小。     

轮辐冲压成形过程的数值分析

轮辐冲压成形的常规工艺是落料冲孔—拉延成形—冲内孔—翻边—车平侧壁。根据轮辐的形状和尺寸特点,我们提出了另一种工艺方案:落料冲孔—拉延成形—车底面。与原工艺相比,可节省两道工序。本文将具体介绍对三种轮辐成形过程采用新方案的数值分析。     

汽车覆盖件成形中拉延筋的设计与数值模拟

汽车覆盖件冲压成形中容易出现未充分变形、起皱、变薄、拉裂等缺陷。为了提高成形质量,通常在模具上设置拉延筋来控制坯料的流动,从而提高成形质量。在有限元模拟仿真中,为了简化网格划分,减少计算时间,通常采用等效拉延筋,因此给出了等效拉延筋的拉延阻力和最小压边力计算模型。使用有限元分析软件Autoform模拟了某汽车覆盖件的拉延成形,并通过改变拉延筋的几何尺寸,改善了拉延成形工艺,缩短了模具的开发周期,降低了设计成本。     

镍涂层复合板拉延过程的数值模拟

采用有限元动力显式算法模拟了电沉积镍涂层复合板的拉延成形过程,得到了涂层与基体的应力应变场,计算结果和其他方法及试验进行了一定的比较。涂层与基体采用Belytschko-W ong-Ch iang四节点壳单元,模具与压边圈采用刚体壳单元。基体采用随动强化模型,涂层与基体结合界面采用固连断开接触。对该材料的拉延模拟计算表明,该涂层与基体在拉延成形过程中不会出现界面失效,但涂层在拉延过程中的应力变化比基体复杂,且涂层的等效塑性应变与基体相差较大,说明涂层的拉延过程比基体复杂。计算出的冲压力曲线可供拉延工艺参考。     

盒形件固体颗粒介质板材成形工艺研究

固体颗粒介质板材成形工艺是采用固体颗粒微珠代替刚性凸(凹)模(或弹性体、液体)的作用对板材拉深成形的新工艺。选用非金属固体颗粒介质——GM颗粒作为研究对象,以固体颗粒介质在高应力水平下的体积压缩试验和摩擦强度试验为基础,应用散体力学理论中扩展的Drucker-Prager线性模型构建固体颗粒介质有限元材料模型。以具有非轴对称性的方盒形件为代表,进行固体颗粒介质成形工艺的有限元模拟,研究成形过程中板材的流动特征和壁厚分布规律。工艺试验成功得到方盒形零件,将加载曲线、成形过程变形特征和壁厚分布曲线与数值模拟结果比对较为吻合。分析表明,采用以散体力学为基础建立的固体颗粒介质材料模型进行工艺模拟,能够得到与试验较为接近的变形特征和力能参数,可以应用于制定工艺方案的依据,为该技术在板材成形中的应用起到指导和借鉴作用。     

三维板料成形过程的有限元分析

基于有限变形理论建立了三维金属板料成形过程的弹塑性有限元数学模型。数学模型采用物质坐标系中的Total Lagrange描述、J 2型本构方程和等向强化假设,考虑了板料的厚向异性,对于金属板料与模具的摩擦定律。为简化计算采用薄膜单元。为了改善节点接触状态变化时计算的收敛性,提出了“弹性边界层”方法。采用根据此模型编制的程序模拟了机油收集器基本件的成形过程,并与试验结果进行了比较。     

应用数值模拟技术研究摩擦对板料拉深成形的影响

本文论述了摩擦对板料成形的特点和重要性,应用数值模拟技术研究摩擦对板料拉深成形的影响。结果表明：模拟某复杂零件成形性能与摩擦系数关系密切;当摩擦系数为μ3时,冲压方向最大应力最小。研究结果表明采用数值模拟技术便于研究摩擦与板料冲压成形之间的相互关系。     

Finite element simulation of the punchless piercing process with Lemaitre damage model

The punchless piercing is a process that uses highly pressurized fluid instead of the conventional punch to make holes into the sheet metal. This process has many advantages over the conventional method for piercing various shaped holes into very thin strips of metal, composite, etc. An important cost advantage comes from not having to use a punch. Another important advantage comes from the top quality of pierced holes produced by punchless piercing, as no secondary finishing process will be needed for removing burrs typically found in conventional cutting processes.The ABAQUS/Explicit FEM code coupled with Lemaitre damage model has been used to more precisely characterize the punchless piercing process of a copper sheet. The formulation adopted for this purpose uses an established and efficient stress integration algorithm and development of a user material subroutine (VUMAT).For verification, the computed results have been compared with those of the experimental results in the literature and shown to be in good agreement with each other.The results obtained from this work are expected to be of significant interest to automotive and aerospace industries interested in using the punchless piercing process.     

金属板料拉深成形工艺参数优化的正交试验研究

成形工艺参数影响金属板料的拉深成形性能,对多道次拉深的影响显著性因素也不一致。针对影响板料拉深成形性能的主要因素,运用正交试验方法确定出了影响首次和二次拉深成形性能的显著性因素。通过优化组合参数,提高了拉深成形效率。     

汽车覆盖件冲压成形仿真的研究及其工程应用

拉延是板料冲压成NAFORM建立有限元冲压仿真系统,对板料拉延成形过程进行了研究.结果表明,坯料形状、压边力大小和拉延筋布置是影响板料拉延成形的关键因素;典型仿真范例验证了研究结果的可靠性,并从成形极限图(FLD)上进行了工艺方案的改进.     

板材粘性介质压力成形粘性附着力影响因素试验研究

针对粘性介质压力成形过程是粘性介质与板材耦合的变形过程,不易确定板材在粘着应力作用下变形行为的情况,自行设计了粘性附着力拉伸试验装置,将粘着应力作为板材拉伸力,直接测量粘着应力对板材变形的作用。采用聚甲基乙烯基聚合物作为成形传力介质,初步研究了粘性附着力拉伸过程板材受到的粘性介质粘性附着力对板材变形的影响以及粘性附着力的影响因素。试验结果表明,增大板材表面压力差、提高粘性介质流动速度及提高粘性介质压力有利于提高粘性附着力的作用。研究结果可为合理利用粘性附着应力作用,提高板材成形性提供理论基础。     

金属薄板平面铣削形变分析与控制

由于初始残余应力的作用,金属薄板平面加工普遍存在加工难度大,加工变形严重等问题,难以保证板面的加工质量。以不锈钢薄板的平面加工为基础,通过理论分析、仿真模拟和实验验证的方式,对金属薄板的加工形变进行较为系统的研究,分析了金属薄板加工形变的关键因素,总结了金属薄板残余应力分布形式以及有效避免加工形变的工艺方法,为类似金属板材加工提供理论参考依据。     

The design of a semi-additive manufacturing shape using metal 3D printing for a partially strengthened mold based on a high-alloy tool steel powder

In this paper, describe the fabrication of high strength punch molds that can be applied to ultra-high strength sheet materials after processing. A method for improving the strength of the punching die by additive manufacturing (AM) of a high strength powder material using a metal 3D printer was proposed. Furthermore, a semi-additive technique was proposed to increase the punch strength through partial AM of specific parts of the punch that require high strength. A preprocessing process for predicting the semi-additive shape for the punch function portion is proposed for application of the AM technology of a metal 3D printer to this semi-additive technique. The preprocessing for determining the semi-additive shape consists of the predicting step of the punch strength based on the shear process of the sheet material, analyzing step the stress distribution of the punch, defining step the semi-additive range, designing step the semi-additive shape, and verifying step the additive interface strength. Based on this simulation, the range of shapes for the semi-additive was 1.21 mm and 2.62 mm for sheet material CP1180 and 1.3 mm and 3.2 mm for sheet material 22MnB5. The shape and range determined in the simulation process defines a semi-additive area (volume) for the 3D printing AM technique using a high-strength powder material, and a semi-additive punch was manufactured according to the defined area. The semi-additive punch (HWS powder material) fabricated in this study was performed a durability test for validity verification in the piercing process of high-strength sheet material (CR980). This validation test compared the state of the punch after 1000 piercing processes with a typical cold piercing punch (SKD11 solid material). From this test, the feasibility of the semi-additive punch was confirmed by showing a similar state of scratches and abrasion from the two punches. The simulation analysis processor for the additive shape and the additive range prediction for the semi-additive punch manufacturing presented in this paper can be useful for the additive manufacture of cutting and trimming punch mold.

     

薄板类零件加工变形的解决方法

薄板类零件在现代产品中的应用非常广泛,针对使用传统的加工工艺、加工设备加工薄板类零件,易造成零件变形的情况。先从薄板类零件变形的类型和原因着手分析,进而从加工工艺、加工技术条件、加工刀具、装夹方法几个方面研究薄板类零件加工变形的解决方法,从而达到减小加工变形的目的。