加载路径对扭力梁内高压成形壁厚分布和精度的影响

为研究加载路径(内压力和轴向补料的匹配关系)对扭力梁内高压成形的影响,通过数值模拟和试验研究的方法,研究了不同加载路径对局部截面壁厚分布和管件成形精度的影响规律.研究发现:当补料初始压力过低时,在端部区域起皱;当补料初始压力过高时,补料全部集中在端部区域;当补料量过小时,壁厚改善不明显;补料量过大时,端部区域起皱.研究结果表明:初始压力为30 MPa,补料量15 mm时为合理加载路径,此时内高压成形件壁厚减薄较小,成形精度较高.     

预制坯形状对扭力梁内高压成形的影响分析

针对复杂截面扭力梁内高压成形容易出现咬边和开裂的问题,以轿车V型扭力梁为例,采用数值模拟和试验方法,分析了预制坯形状对扭力梁内高压成形的影响,重点研究了压下量（Y）和侧向宽度（B）对预制坯形状和内高压成形的影响.结果表明,当Y、B分别为0.83D（D为管材直径）、0.73D和0.78D、0.78D时,得到的预制坯形状在...     

薄壁Y型三通管内高压成形起皱与开裂分析

本文针对薄壁Y型三通管在内高压成形过程中产生起皱、开裂缺陷的问题进行了相关研究.首先通过实验确定了Y型三通管在成形过程中产生典型缺陷的位置及类型;其次利用有限元方法分析了补料比对应力状态分区和典型点应力轨迹的影响;最后建立了加载路径的"内压-轴向补料"成形窗口.研究表明:补料比对应力状态有显著影响,通过调整补料比来改变应力状态,是避免起皱的有效措施.此外,本研究给出了不同实验结果在成形窗口中的对应位置,当加载路径超出成形区时,三通管件就会产生起皱或破裂的缺陷,甚至两种缺陷会依次发生.     

管状变截面汽车扭力梁内高压成形工艺

目的 研究管状变截面汽车扭力梁内高压成形过程及其成形质量的关键影响因素。方法 采用数值模拟和试验相结合的方法,重点研究了预成形件形状、内压力通入时机和初始压力值对扭力梁内高压成形的影响。结果 预成形件宽度过大或上模圆角处管坯壁厚过薄,将造成后续内高压合模过程中出现咬边或整形阶段发生破裂等缺陷;在内高压成形合模过程中通入适当内压,可有效避免扭力梁件出现圆弧过渡面塌陷、上下模圆角过度减薄等缺陷。结论 当预成形模具V面下模引导角а介于60°~70°之间、T面下模引导角β介于65°~75°之间时,可以取得较理想的预成形效果;合模过程中即通入32 MPa内压,此时所得扭力梁实体件外观无明显缺陷,成形精度较高。     

非对称管件内高压成形过程研究

为了改善两端不对称形状管件内高压成形后的壁厚均匀性,提高管件内高压成形极限,采用Dynaform有限元模拟软件并结合实验,研究了补料压力、轴向补料量对管件成形过程中起皱和破裂的影响.结果表明:当补料压力低于32 MPa时,失效形式为死皱;当补料压力高于42 MPa时,失效形式为破裂,适宜的补料压力区间为34~42 MPa;当左右补料量分别为42和22 mm,整形压力126 MPa时,可得到合格非对称瓶形管件,管件最大膨胀量为70.75%,壁厚最大减薄率为27.12%。通过控制管材在内压和轴向力的作用下发生合理的预成形,包括管材两端的合理补料量以及合理的起皱形状和数量,可在最终的内高压成形中实现更好的壁厚均匀性,提高成形极限。     

加载路径对内高压成形件壁厚分布影响分析

研究了两端非对称管件内高压成形改善壁厚均匀性的方法,采用数值模拟和试验研究对管件内高压成形进行了非对称加载路径和预成形的优化,获得了工件变形过程及厚度分布变化,并分析了加载路径对壁厚均匀性的影响.研究表明:采用优化的加载路径和预成形,补料和内压的良好匹配改善了两端非对称管件轴向补料的效果,形成有益的起皱,进而改善整形过程的应力应变状态,提高了壁厚均匀性和成形极限.     

预弯对铝合金管材内高压成形缺陷与尺寸精度的影响

铝合金异形截面管件是实现汽车结构轻量化的有效途径之一,其成形工艺是先将铝合金管材经过数控弯曲获得轴线形状,然后进行内高压成形。弯曲产生的回弹、截面畸变及起皱等缺陷会影响后续内高压成形的质量。本工作通过建立管材塑性弯曲的理论模型和材料模型,计算任意弯曲角度的卸载回弹量,在弯曲过程考虑回弹量补偿,有效避免了内高压成形时的咬边缺陷。通过改善芯轴条件,使用带有一个芯球的芯轴,使截面不圆度由7.55%降低至1.43%,避免了弯曲件在内高压成形时发生破裂。同时对弯曲产生皱纹的管件进行内高压成形,证实了内高压成形过程不能够消除管件在弯曲过程形成的起皱。通过工艺实验研制出6063铝合金异形截面管件,获得了无缺陷的成形件。对47个内高压成形件进行尺寸精度测量,最大尺寸偏差为1.08mm(1.63%),尺寸和精度符合设计要求。     

三维异形截面管件充液成形工艺及优化分析

目的研究三维异形截面汽车纵梁充液成形过程的变形规律。方法通过数值模拟和试验研究相结合的方法,分析多工序中的充液成形过程,对影响构件成形性能的液压力加载路径关键参数进行分析。结果线性加载路径下试件最大减薄率为26.3%,试件出现了局部开裂现象。两段式线性加载条件下最大起皱指标为0.149,试件出现了起皱缺陷,最大壁厚减薄为23.2%,开裂现象并未明显缓解。分段式线性加载条件下试件的最大减薄率仅为16.8%,贴模偏移量为1.89 mm,未出现起皱叠料现象,成形质量较好,同时,试验结果与数值模拟结果有较好的一致性。结论液压力加载路径对试件壁厚分布影响较大,采用分段式线性加载,可以实现低压阶段的分段加压和有效补料,以及后期的线性高压整形,试件成形质量较高。     

Q345B帆形板渐进弯曲加载路径研究

目的 提高渐进弯曲成形中厚高强钢板帆形件的精度,基于最小能量法提出不同加载路径并进行实验对比,以获取满足精度需求的加载路径。方法 选用Q345B为实验材料,进行不同加载路径的单层和多层渐进弯曲成形实验,使用视觉检测系统获取样本形状数据。分析不同加载路径的缺陷影响,并在沿x轴截面、沿y轴截面和沿x=y截面上对不同加载路径的成形形状和成形误差进行对比分析。进一步引入辅助支撑与辅助加热装置进行实验,对在有无辅助支撑和有无辅助加热条件下的结果进行分析。结果 在“由里到外”的加载路径下,单层与多层成形的平均误差分别为8.5 mm与6.5 mm;在“由外到里”的加载路径下,单层与多层成形的平均误差分别为3.2 mm与2.7 mm。在“由外到里”加载路径多层成形的基础上引入辅助支撑后平均误差降为1.16 mm。在增加辅助支撑的基础上再增加辅助加热(将板材加热到300℃),板材平均误差降为0.8 mm。结论 “由外到里”加载路径为更好的加载路径。同时增加辅助支撑与辅助加热可进一步改善成形缺陷、提高成形精度。     

空心双拐曲轴加载路径优化与成形规律

目的研究加载路径对空心双拐曲轴成形效果的影响。方法基于有限元分析软件,对304不锈钢双拐曲轴内高压胀形工艺进行有限元仿真,分析了加载路径对双拐曲轴胀形高度与壁厚的影响,并对开裂、起皱等缺陷产生的原因进行分析,最后,根据数值模拟结果,对双拐曲轴进行实际成形试验,并将数值模拟结果与试验结果进行对比。结果成形压力小于20 MPa时,管坯产生起皱;成形压力大于60 MPa时,管坯产生开裂。通过试验获得了壁厚分布均匀的双拐曲轴零件,并且数值模拟结果和试验结果基本一致。结论轴向进给大、内压不足容易导致过渡圆角处起皱;轴向进给小、内压过大容易导致拐部顶端开裂。只有设置合理的加载路径才能成形出壁厚均匀性好,胀形高度达到要求的双拐曲轴。     

内压对镁合金差温内压成形起皱行为的影响

针对镁合金管材热态内压成形存在的壁厚不均、膨胀率小等问题,本文提出利用温度差控制变形的差温内压成形新方法,沿管材轴向建立了具有不同温度梯度的温度场,开展非均匀温度场作用下的镁合金管材塑性失稳起皱行为研究,研究了内压对镁合金差温内压成形起皱参数的影响规律。当恒定内压8MPa时,成形后形成均匀的三个皱纹;采用线性增加的内压补料,成形后仅形成均匀的两个皱纹。恒定内压下轴向补料有助于形成更均匀的多点起皱,变内压轴向补料会改变起皱临界条件,提高了成形区材料的稳定性,抑制后续皱纹的形成。     

板材与管材成形性能的研究与进展

介绍了塑性加工领域近年来发现的一些提高金属材料塑性变形能力的方法和机理,包括板材增量成形中拉弯伴随成形、局部接触、反复弯曲、交变加载、高静水压力等方式下引起的板材局部增塑机理;波动液压加载状态下管材液压成形能力的提高机理(有轴向进给)、AISI 304不锈钢管材的液压成形增塑机理(有、无轴向进给状态下);AISI304管材多次拉伸/卸载状态下的增塑机理.这些增塑机理还存在于其它一些塑性加工工艺中,对其合理运用将有效提高产品成形质量和材料利用率,并减少加工道次,甚至可以产生一些新的塑性加工工艺.     

异形截面管不均匀膨胀充液成形数值模拟

目的对低碳钢不均匀膨胀率异形截面弯管零件充液成形工艺参数进行研究。方法利用有限元方法对低碳钢异形截面管零件的充液成形过程进行有限元仿真,对影响圆角破裂的关键工艺参数进行分析及优化。结果液室压力过小,弯管圆角内侧不易贴模;压力过大,圆角内侧会因材料过度减薄而发生破裂。推头轴向进给量合适时,可以在圆角处形成"有益皱纹",防止材料不均匀膨胀发生破裂。结论成形压力在300 MPa,推头的轴向进给量为50 mm时,可以成形出合格零件。     

加载路径对不锈钢球形件内高压成形过程影响

为了研究加载路径对不锈钢球形件内高压成形过程的影响,采用实验方法分析了加载路径对成形过程中缺陷形式的影响,获得了80%膨胀率成形管件的壁厚分布规律.结果表明:当初始内压与屈服强度比值小于0.21时,管坯形成两个皱纹,在整形阶段发生开裂;当初始内压与屈服强度比值大于0.25时,管坯在轴向进给阶段即发生开裂.在初始内压与屈服强度比值为0.21～0.25时,可以成形出合格管件,合格管件最大减薄点位于球形件的最大截面处,最大减薄率为24.5%.本文所成形不锈钢球形件内高压成形区间,合理初始内压与屈服强度比值范围为0.21～0.25.     

铝合金汽车顶盖充液成形的数值模拟

目的研究铝合金汽车顶盖拉延工序的充液成形工艺。方法基于有限元分析软件Dynaform,利用带局部刚性凹模整形的被动式充液成形工艺,通过建立有限元分析模型,优化成形过程中的关键工艺参数,分析变形规律并进行质量控制。结果成形过程中的液室压力加载路径、压边力、拉延筋,以及坯料形状等工艺参数对成形影响较大。液室压力不宜过早加载。液室压力过大或压边力过小不利于顶部产生充分塑性变形。压边力过大极易造成顶盖圆角处的破裂。结论该成形工艺可行,且数值模拟的准确性及适用性较高,采用该成形工艺可得到表面质量良好,未出现起皱、破裂缺陷的合格零件。     

The effect of blank holder force on the stamp forming behavior of non-crimp fabric with a chain stitch

A blank holder force (BHF) is applied to a fabric preform in stamp forming operations to impose a tension onto it, which helps to reduce the occurrence of defects such as wrinkles. The current study aims to quantitatively investigate BHF’s effect on formed shapes by carrying out a stamp forming operation on non-crimp fabrics with various BHFs. A non-crimp fabric (NCF) with chain stitches was used as the fabric preform. The NCF exhibits asymmetrical shear behavior due to its stitches, which can be confirmed from a picture frame test. This asymmetrical shear behavior causes NCFs to be formed into asymmetrical shapes when stamped by a symmetrically spherical forming tool. The asymmetrical forming behavior was scrutinized using various BHFs and measuring the local change in fiber angle along the formed parts’ arc lines. It was observed that BHF lessens the formed shape’s asymmetry and influences the NCF’s in-plane buckling and wrinkling behavior. The BHF’s effect on wrinkling behavior was quantitatively characterized using an image processing method that can assess a fabric preform’s wrinkling level. Finally, using these experiments and simulations, we discuss the feasibility of finding the optimized forming condition that can process the NCF preform into complex shapes with few or no wrinkles.     

钛合金管件高压气胀成形工艺研究进展

高压气胀成形是在内高压成形基础上发展起来的管件成形技术,采用气体介质加载,可在高温下成形钛合金构件。以Ti-3Al-2.5V钛合金管材为实验材料,开展了矩形截面构件和大截面差构件高压气胀成形工艺研究,提出了气压阶梯加载方法和气压与轴向位移匹配的加载方法。结果表明,利用Ti-3Al-2.5V钛合金在一定温度和应变速率范围的应变和应变速率双硬化机制,采用合理的加载路径,能够消除开裂缺陷,以较高的效率实现钛合金异形管件的成形制造,并且构件壁厚相对均匀,形状和组织性能均可得到有效控制。