大型筒体对轮强力旋压成形特征与规律研究

目的 研究大直径薄壁筒体在对轮强力旋压过程中的应力–应变分布情况和材料流动特征,探明减薄率、进给比和主轴转速等工艺参数对成形结果的影响规律。方法 利用Forge仿真平台建立2.25 m级5052铝合金筒体对轮强力旋压的有限元模型,分析筒体成形过程中的应力–应变状态和主要工艺参数对成形精度与旋压成形力的影响规律。结果 在对轮旋压成形过程中,筒体内外侧应力–应变呈对称分布,成形区域内材料呈扇形流动。工艺参数对成形工件壁厚精度和旋压成形力的影响主次顺序为:减薄率＞进给比>主轴转速。结论 各工艺参数的增大均会降低工件的壁厚精度,减薄率和进给比的增大会引起旋压成形力增大,而主轴转速增大会使旋压成形力轻微减小。     

高温合金Ω截面密封环旋压成形规律研究

目的研究工艺参数对高温合金Ω截面密封环旋压成形过程的影响规律,解决该类构件旋压成形难题。方法基于ABAQUS/Explicit平台建立了高温合金Ω截面密封环普旋三维有限元模型,通过该模型研究了旋压成形过程中的主要工艺参数对其等效应力、等效塑性应变、壁厚变化的影响规律,进而揭示了各参数对环件成形质量的影响。结果芯模转速增大,不均匀变形程度增大,等效应力峰值先增大后减小,壁厚减薄基本不变;增大旋轮进给率与旋轮圆角半径,均有利于降低不均匀变形程度和等效应力峰值,改善壁厚减薄。结论当芯模转速为10～15rad/s,旋轮进给率为0.8～1.0mm/r,旋轮圆角半径为1.5～2.0 mm时,可以获得成形质量较高的Ω截面密封环。     

无缝气瓶热旋压收口成形工艺数值模拟研究

本文采用有限元分析软件ABAQUS对无缝气瓶热旋压收口成形工艺进行模拟研究,分析了不同工艺参数对气瓶热旋压成形的影响。模拟结果表明,无缝气瓶热旋压收口成形过程中,随着旋压温度的升高和进给比的增加,起旋点处最小壁厚减薄,瓶肩最大壁厚处壁厚增加;随着旋压温度的升高,最大等效应力不断减小,最大等效应变不断增加;随着进给比增加最大等效应力应变都略有增加;旋压力随着温度的升高和进给比的减小而降低。     

变厚度轮辐强力旋压成形过程的分析

利用ABAQUS/Explicit模拟了变厚度轮辐双道次强力旋压过程,给出了建模和分析结果.轮辐旋压成形伴随板坯的剧烈减薄,收口区域较难成形,减薄率达50%,在计算中,轮辐有限元网格畸变严重,为此运用ALE技术改善网格质量,提高了计算精度.对模拟的旋压轮辐厚度与实验测量值进行了对比,二者吻合较好,验证了计算模型和结果的可靠性.通过ABAQUS/Standard计算了轮辐旋压成形后的回弹变形量和残余应力,分析成形后轮辐等效应变分布及回弹特征,研究发现,回弹变形量与旋压成形时壁厚变化量成正比.     

B550CL高强钢轮辐反拉深-翻边复合成形损伤开裂研究

针对高强钢汽车轮辐在实际生产过程中经常出现反拉深-翻边复合工序中中心孔翻边开裂这一问题,采用有限元数值模拟的方法,建立了有限元模型,并通过试制轮辐验证其可靠性.模拟获得了新型高强钢材料B550CL在用于轮辐翻边成形时的应力应变的分布和变化规律,并进一步对轮辐的损伤和壁厚分布情况进行了分析.研究表明:反拉深-翻边复合工序中翻边区在成形过程中应力应变集中明显,变形量较大;同时,材料的损伤和壁厚减薄在翻边区域也比较严重,导致实际成形中翻边区可能出现开裂等缺陷.     

翻边系数及材料参数对空调面板成形的影响

用DYNAFORM软件对空调面板零件的成形过程进行了有限元模拟.研究分析了圆孔翻边系数和材料参数对翻边成形的最大应变值和厚度减薄率的影响规律,建立了翻边系数与材料参数的关系.研究结果对翻边成形的选材具有重要的意义.     

Al/Cu双金属管内旋压增量成形有限元数值模拟与分析

目的 分析Al/Cu双金属管在内旋压增量成形时应力、应变、剪切结合强度的分布情况,研究主要工艺参数对双金属管剪切结合强度的影响规律。方法 基于有限元模拟软件,对Al/Cu双金属管内旋压成形过程进行有限元数值模拟;研究了内旋压增量成形时工艺参数：内管减薄率ψ、两管之间的初始间隙c、旋轮进给比f对剪切结合强度的影响。结果 随着工艺参数内管减薄率ψ、两管之间的初始间隙c、旋轮进给比f的增大,剪切应力数值也随着增大;基管与衬管的高剪切应力值主要集中在旋压结束部分,衬管的长度被拉长,模拟与实验的剪切应力在旋压成形的末端数值明显增大。结论通过有限元数值模拟分析,得出不同的工艺参数对成形质量的影响规律,对实际成形有重要的作用。     

大尺寸薄壁LF6铝合金筒体旋压成形技术

目的研究大尺寸薄壁LF6铝合金流动旋压成形工艺的可行性。方法采用锻件毛坯反向流动旋压技术,通过设计高精度的旋压模具,将模具与旋压机床采用法兰结构形式固定,模具与产品采用固定卡槽形式固定。旋压过程分三道次进行,以控制每道次减薄率,同时每道次采用不同的进给速度和旋压转速;三道次减薄率分别采用24.3%,32.2%,28.6%,进给速度分别采用1.4,1.2,1 mm/r,旋压转速分别采用200,200,100 r/min。结果实现了锻件壁厚由8.2 mm分别减薄到6.2,4.2,3 mm,锻件长度由650 mm增长到840,1250,1800 mm,同时旋压产品的圆度达到了0.2 mm,整个长度方向壁厚公差为±0.07 mm,母线方向直线度为0.2mm。结论采用流动旋压技术实现了大尺寸薄壁LF6铝合金筒体的加工,解决了大尺寸薄壁LF6铝合金筒体成形的技术难题,同时生产的产品已在型号上得到了应用。     

锥形件变薄旋压回弹的三维有限元分析

了解锥形件变薄旋压成形后的回弹规律,对提高旋压件的成形质量有重要意义.分别采用动态显式和静态隐式方法建立了锥形件变薄旋压及回弹的三维有限元模型,并研究了芯模转速和旋轮进给比对回弹前后应力、应变及壁厚变化和零件形状的影响.研究表明:随芯模转速增加和旋轮进给比减小,回弹前后最大等效应力差逐渐减小,塑性应变差及壁厚变化基本不变;回弹后最大偏离量随芯模转速和旋轮进给比增大在芯模转速较小时变化不大,而在其较大时随其增大有所减小,并随旋轮进给比增大呈先减小后增大再缓慢减小的趋势.     

工艺参数对薄壁件多道次旋压变形均匀性的影响

目的研究成形工艺参数对薄壁件多道次旋压变形均匀性的影响。方法采用试验的方法,研究了双轮数控旋压成形铝合金薄壁件过程中,旋压间隙δ、进给率f和旋轮圆角半径R等关键工艺参数,对制件表面质量和壁厚均匀性的影响。结果 3个工艺参数都对制件表面质量和壁厚均匀性有影响。结论减小旋压间隙δ、采用较大的主轴转速S和较小的进给率f可提高零件的表面质量和尺寸精度。改善零件壁厚分布的均匀化程度,适当提高旋轮圆角半径R,也能使变形的均匀化程度提高。     

TC4钛合金轮圈热旋成形技术研究

针对TC4钛合金轮圈的结构特点,设计了钛合金轮圈热旋的模具结构,研究了TC4钛合金的热变形特性,分析了钛合金热旋翻边过程成形缺陷的产生原因,最终获得了钛合金轮圈的合理热旋工艺.研究表明,采用分瓣组合模具是成形钛合金车轮合理的模具结构方案,热旋工艺参数对钛合金轮圈的成形质量有显著的影响.TC4钛合金轮圈的适宜翻边温度为600~700℃,采用略小于坯料壁厚的间隙(小于坯料壁厚的10%左右)及较小的进给比(f≈0.1 mm/r)可有效防止翻边起皱和开裂.直边较短的轮圈采用直线轨迹可一道次翻边成形.     

SiCp/Al复合材料薄壁回转体变形的仿真分析

运用有限元仿真软件ABAQUS对体积分数为56%的SiCp/Al复合材料薄壁回转体在静载荷作用下的应力、变形及应变进行了仿真研究,研究了载荷施加位置、外径和壁厚对SiCp/Al复合材料圆筒薄壁件的应力、变形及应变的影响规律。结果表明:在其他条件一致的情况下,回转体的外径越小、壁厚越大、受力点距离施加全约束的一端越近,回转体受到外载荷引起的最大应力、最大变形及最大应变越小。薄壁回转体工件的壁厚对工件最大应力、最大变形及最大应变的影响最为显著。当壁厚增加到1mm以上时,最大应力、最大变形及最大应变的变化不明显。     

Cu/Al双金属复合管旋压复合成形规律研究

目的 探究双金属管材在复合过程中的受力变化以及关键工艺参数对覆管和基管壁厚分布的影响。 方法 通过有限元仿真技术和实验相结合,对铜和铝两种材料的双金属管进行旋压复合成形过程受力情况以及壁厚变化进行研究。结果 覆管由于受力面积小于基管,导致各自承受的应力具有明显差异。另外,在双金属管旋压复合时,覆管屈服强度需大于基管,否则基管不会发生减薄塑性变形。在Cu/Al双金属管旋压过程中,随着压下量的减少,双金属管的减薄以覆管为主;随着旋轮安装角的减小,双金属管的减薄以基管为主。结论 通过对压下量和旋轮安装角的优化,可实现对覆管和基管壁厚分布的良好控制。     

带法兰椭圆形封头的有限元设计分析

传统带法兰椭圆形封头设计方法设计周期长、试错成本高。本文采用ANSYS有限元应力分析技术对带法兰椭圆形封头进行建模仿真分析,并与其他研究人员进行的带法兰椭圆形封头的验证性实验结果进行对比,结果表明有限元应力分析技术可以满足工程应用要求。最后利用ANSYS软件中的优化设计功能,对带法兰椭圆形封头的壁厚进行设计优化,壁厚为8.03 mm时,最大等效应力和最小总质量分别为312.3 MPa和26.2 kg,相比壁厚为10 mm时最小总质量下降了16.5%,可以达到节省工程材料、提高经济效益的目标。     

钢制轮辋滚压成形数值模拟与实验研究

目的 解决合金钢制轮辋滚压成形精度低和圆角减薄难以控制等问题。方法 通过Solidworks建立钢制轮辋三维模型,并对轮辋滚压模型参数进行优化设计,确定材料应力–应变、接触边界条件,且根据节点线速度相等原理计算钢制轮辋滚压成形时间步长。运用有限元软件Simufact Forming分析不同工艺参数对成形厚度的影响,在此基础上,优化滚压成形工艺参数组合,并分析各道次滚压轮辋应力和应变的仿真结果,引入质点追踪技术,分析应力在每个增量步内的变化规律。结果 对比分析仿真与实验测试数据,发现仿真厚度与实际厚度基本吻合,验证了滚压工艺仿真的正确性。结论 增大摩擦因数有利于工件成形,但当摩擦因数增大到0.3后,对成形壁厚影响不明显。随着进给速度的增大,测点厚度增加,此时利于成形,但进给速度过大,侧向力变大,易造成工件偏移。降低转速有利于控制轮辋减薄。在成形过程中,一滚凹槽先产生较大应力,且应变较大;二滚预成形轮缘,该处应力和应变均较大,且最大等效应力出现在轮缘部位;三滚轮辋精确成形,应力分布更加均匀,圆角变形相对较小,轮辋圆角减薄率明显提升。     

钛合金多向锻造数值模拟

目的研究TC4钛合金在多向锻造过程中的变形行为。方法基于Deform-3D模拟软件平台,对钛合金的多向锻造变形过程进行有限元模拟分析,研究不同工艺参数(锻造温度、锻造速度、锻造工步)下合金最大主应力、等效应变和载荷最大值的变化规律。结果多向锻造的每工步锻造为典型的镦粗过程,坯料中心部位一直受压应力作用,鼓肚处则出现最大拉应力。随着锻造温度的升高和锻造速度的减小,最大压应力和拉应力均减小,多工步锻造之后合金主应力场分布更加均匀。随着锻造工步的增加,坯料等效应变增大且中心大变形区域体积分数增加。最大载荷随锻造温度的升高和锻造速度的降低而减小,相同参数下不同锻造工步的载荷最大值变化不大。结论锻造温度、锻造速度、锻造工步对TC4钛合金多向锻造变形行为有显著的影响,适当选择多向锻造工艺参数,可以降低载荷并获得均匀性较好的坯料。     

气瓶多道次热旋压收口成形工艺的数值模拟研究

本文基于MSC.Marc有限元软件,对首道次从夹具端起旋,随后道次起旋点沿管轴向逐渐远离夹具端的旋压收口工艺路线进行了数值模拟研究。数值分析表明,所建立的旋压模型符合旋压收口工艺的金属塑性变形规律。旋压温度在1,200℃,管口出现局部变形失稳。壁厚在管端部增厚,在过渡圆角处减薄,且随着旋压温度的升高,管端的增厚和圆角的减薄都增大。最大等效应力应变分布在靠近收口管端的圆周外表面处,且随着旋压温度的增加都相应减小。     

Three Dimensional FE Analysis on Flange Bending for TC4 Alloy during Shear Spinning

In this paper, the 3D elastic-plastic simulation was carried out by using finite element （FE） code according to the phenomena of flange keeping straight, bending towards headstock and bending towards tailstock in the shear spinning experiments for TC4 alloy. The simulation results for the three kinds of deformations of the flange agree well with the experimental results. So it is possible to explain the reason of flange bending by analyzing the strain vectors in the flange for the three kinds of deformation, which shows that it is important to apply the FE simulation technology for predicting the defects and optimizing the spinning process of TC4 alloys.