柔性离散夹钳拉形工艺的数值模拟

介绍了柔性离散夹钳拉形机的特点,建立了柔性离散夹钳拉伸成形有限元模型。对球形面和鞍形面进行了数值分析,研究了拉形速度、摩擦因数和夹钳形状对成形结果的影响。数值模拟结果表明:在兼顾成形效率和精度的情况下,可选1m/s为拉形速度。润滑条件越好,成形件应力应变和厚度分布越均匀。与方形夹钳相比,圆形夹钳能有效改善过渡区和夹持区的流动状况,使应变更均匀,减薄量较小。通过实验验证了模拟的正确性,模拟结果对离散夹钳拉形机的优化设计以及实际板材拉形工艺具有指导价值。     

型材多点柔性拉弯成形回弹预测

针对铝合金型材多点柔性拉弯的三维成形过程,基于Abaqus/Standard软件建立了多点柔性拉弯成形的有限元仿真模型及混合算法。其中,拉弯成形过程使用动态显式算法,回弹预测使用静态隐式算法,并采用Abaqus/Standard软件的隐式算法对拉弯成形零件的应力、应变及回弹进行了预测。试验结果表明:基于混合算法的有限元模型能够有效地预测回弹误差,且随着垂直方向上弯曲变形的增大,回弹的理论预测值与实际测量值的差距逐步缩小。     

双曲率板材件柔性拉伸对压复合成形系统

为提高双曲率板材件的成形质量,首次将多夹钳式柔性拉伸成形技术与多点对压成形技术相结合,研制了双曲率板材件柔性拉伸对压复合成形系统。该系统由多点数字化模具、多夹钳式柔性拉伸成形装置、液压机及计算机控制系统组成。它能够完成双曲率板材件的拉伸对压复合成形,抑制双曲率板材件成形过程中的起皱、回弹等缺陷的发生,提高双曲率板材件成形的加工精度,实现双曲率板材件的高质量成形。双曲率板材件柔性拉伸对压复合成形系统正在应用于地标建筑用覆盖件的加工,实现了建筑用覆盖件的低成本和高质量成形,解决了地标建筑用双曲率覆盖件的成形难题。     

柔性压辊拉伸成形球形件的解析法

通过理论分析对球形件在柔性压辊拉伸成形装置上的成形位移加载方式进行了研究。利用几何解析方法,建立了球形件成形时各子压辊的位移量和板材延伸率的关系。对2024-O板料利用位移加载进行数值模拟,并与力加载的分析结果进行对比,结果表明位移加载的等效应力和等效塑性应变分布比较均匀。实验结果表明这种位移加载方式可行。与力加载相比,本文几何解析法可以快速计算出各个压辊加载所需的位移量,大大节省了调试时间,对蒙皮拉形有一定的指导意义。     

多点拉形数值模拟及模具型面补偿方法

建立了板料多点拉形有限元模型,确立了用于动态显式算法的拉形加载模式,并应用到典型件的拉形过程数值模拟中。对马鞍形曲面件的多点拉形进行了数值模拟,探讨了成形件上应力、厚度等的分布规律以及回弹和弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响。模拟结果表明,成形件的应力、厚度分布均匀,卸载回弹很小,弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响比回弹要大;为获得精确形状的成形件,提出了一种基于数值模拟结果通过反复修正获得准确的多点拉形模具型面来补偿多点拉形中弹性垫的不均匀变形和回弹的方法。     

多点拉形数值模拟及模具型面补偿方法

建立了板料多点拉形有限元模型,确立了用于动态显式算法的拉形加载模式,并应用到典型件的拉形过程数值模拟中。对马鞍形曲面件的多点拉形进行了数值模拟,探讨了成形件上应力、厚度等的分布规律以及回弹和弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响。模拟结果表明,成形件的应力、厚度分布均匀,卸载回弹很小,弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响比回弹要大;为获得精确形状的成形件,提出了一种基于数值模拟结果通过反复修正获得准确的多点拉形模具型面来补偿多点拉形中弹性垫的不均匀变形和回弹的方法。     

基于多点模的板材柔性夹钳拉形夹持力

简单介绍了板材柔性夹钳拉形(FGSF)工艺,提出了其夹持力的理论模型和计算方法.建立了有限元模型,采用动态显式算法对不同材料、不同板厚的圆柱面、球形面及马鞍面的基于多点模的FGSF过程进行了数值模拟,分析了夹持力的变化及影响因素.模拟结果表明:材料和板厚对工件拉形时夹持力的影响非常敏感,较硬、较厚的板材拉形时需要较大的...     

多点模具的拉形工艺及其数值模拟

为检验多点模具拉形工艺的可行性,采用显式有限元软件对抛物柱面与马鞍面件的拉形过程进行了数值模拟,并与采用整体模具的拉形效果进行了比较。数值模拟结果表明:使用多点模具直接进行蒙皮拉形,成形件表面将出现压痕。为抑制压痕,必须在多点模具与板料之间放置弹性垫层。弹性垫能够有效地分散多点模具冲头的集中载荷。当弹性垫较薄时,成形件表面仍有压痕出现,当弹性垫厚度达到8 mm时,压痕被消除,成形表面光滑,与整体模具的成形结果非常接近。实验表明:只要采用合适的弹性垫,多点模具可应用于实际拉形工艺。     

采用弹性垫抑制多点数字化拉形工艺中的压痕

利用ANSYS/LS-DYNA软件对马鞍形件的传统拉形及多点拉形过程进行了数值模拟,并对多点拉形中压痕的产生原因及抑制方法进行了研究。研究结果表明:多点拉形工艺中的压痕主要分为包络式和凹凸式两种;采用弹性垫技术能够有效抑制压痕的产生;弹性垫越厚对压痕的抑制作用越好,但是成形件与目标形状的误差也相应加大;选择适当厚度的弹性垫,可以得到表面光滑、成形误差较小的工件。     

滚压拉伸成形曲面技术及其数值模拟

介绍了柔性滚压拉伸成形技术原理及特点,通过数值模拟,研究了板材厚度、宽度和材质对成形质量的影响。结果表明:随着板材厚度的增加,板材内外层的压缩变形量和拉伸变形量增大,回弹量减小;随着板材宽度的增加,板材中间位置的流动性变差,板材变形不均匀;与08AL钢板相比,2024铝板材成形件的等效塑性应变值较大,而回弹量较小。该成形工艺的可行性和实用性已得到验证,模拟结果对于实际板材滚压成形工艺具有指导意义。     

Numerical simulation and experimental investigation of incremental sheet forming process

In order to investigate the process of incremental sheet forming （ISF） through both experimental and numerical approaches, a three-dimensional elasto-plastic finite element model （FEM） was developed to simulate the process and the simulated results were compared with those of experiment. The results of numerical simulations, such as the strain history and distribution, the stress state and distribution, sheet thickness distribution, etc, were discussed in details, and the influences of process parameters on these results were also analyzed. The simulated results of the radial strain and the thickness distribution are in good agreement with experimental results. The simulations reveal that the deformation is localized around the tool and constantly remains close to a plane strain state. With decreasing depth step, increasing tool diameter and wall inclination angle, the axial stress reduces, leading to less thinning and more homogeneous plastic strain and thickness distribution. During ISF, the plastic strain increases stepwise under the action of the tool. Each increase in plastic strain is accompanied by hydrostatic pressure, which explains why obtainable deformation using ISF exceeds the forming limits of conventional sheet forming.     

二板式挤压成型机用短行程油缸设计及结构优化

针对自主研发的金属内腔挤压成型机,按传统油缸设计理论对短行程主油缸部件尺寸计算,并运用有限元方法与理论计算进行验证和优化。与理论计算相比,短行程油缸外缸体的最大应力小28％,最大变形小34％,内缸体的最大应力小19％,最大变形小35％。将高压液压油密闭在更短的行程内,油缸主密封尽可能接近油腔体可有效减小油缸部件的应力应变,提高油缸的使用寿命。     

连续辊弯成形过程模拟研究

以现场典型产品为研究对象,模拟板带连续冷弯成形过程,基于有限元分析软件,开发冷弯成形过程仿真软件。ANSYS-LSDYNA显式动力学非线性模拟结果表明,冷弯成形过程第一部分型钢等效应力模拟平均值与实验值吻合,弯角变形区塑性等效应变随道次变化情况模拟结果表明,中间道次变形分配欠均匀,辊花工艺尚需优化。     

Q450冷弯成型角钢有限元数值模拟

采用非线性有限元法对冷弯成型过程中角钢各部位的应力、应变分布情况进行分析,并揭示了角钢在成型过程中金属的变形规律。结果表明,有限元模拟得出的板材应力、应变分布规律与实际情况相符舍,冷弯回弹模拟结果与实测回弹值存在一定的误差,模拟结果中回弹角随着成型角增加时的变化规律与实测结果一致。采用非线性有限元法对冷弯成型过程进行数值模拟是可行的。     

AZ31镁合金心形件超塑气胀成形过程数值模拟

在超塑成形条件和超塑成形机理基础上,采用有限元分析软件MSC．MARC对AZ31镁合金薄板心形件,在不同成形温度和应变速率条件下的恒应变速率超塑气胀成形过程进行了数值模拟分析．设计20组模拟参数组合对胀形件的壁厚、危险区域进行分析,得出AZ31镁合金薄板心形件具有最佳成形质量时的温度值、应变速率值以及在此条件下的压力／时间关系（P—t曲线）．同时本文对心形件的胀形过程以及成形特点进行了分析,对AZ31镁合金薄板心形件在胀形过程中．可能出现的缺陷位置做了预测．     

基于三角形膜单元的钣金成形有限元逆算法

以三角形膜单元为基础，推导了精度较高的有限元逆算法．算法中考虑了摩擦、压边力、拉延筋等实际工艺条件，并实现了计算机程序．利用此程序可以计算出与冲压件相对应的毛坯的展开形状，冲压件最终的应力、应变分布和厚度变化率等信息．以锥形盆为例，验证了根据有限元逆算法设计的毛料展开程序在毛料展开中的有效性和精确性．实例分析表明在工程允许精度范围内，有限元逆算法可对板料成形工艺方案进行快速评价，优化冲压工艺参数，是一种有效的钣金展开算法．     

用数值模拟的方法分析轧辊间距对冷弯成型的影响

应用三维非线性有限元分析技术,利用ANSYS软件的LS-DYNA动态分析模块模拟了板料冷弯成型的整个过程,得到了板料成型过程中轧辊间距对轧件应力、应变的影响规律。结果表明,有限元模拟得出的板料应力、应变分布规律与实际情况相符合,采用非线性有限元法对冷弯成型过程进行数值模拟是可行的。     

基于三角形膜单元的钣金成形有限元逆算法

以三角形膜单元为基础，推导了精度较高的有限元逆算法.算法中考虑了摩擦、压边力、拉延筋等实际工艺条件，并实现了计算机程序.利用此程序可以计算出与冲压件相对应的毛坯的展开形状，冲压件最终的应力、应变分布和厚度变化率等信息.本文以锥形盆为例，验证了根据有限元逆算法设计的毛料展开程序在毛料展开中的有效性和精确性.实例分析表明在工程允许精度范围内，有限元逆算法可对板料成形工艺方案进行快速评价，优化冲压工艺参数，是一种有效的钣金展开算法.     

板料多点与渐进复合成形方法及数值模拟

提出了多点成形与渐进成形技术相结合的板料复合成形新方法,说明了两种复合成形方式的成形原理和成形过程。建立了复合成形分析的有限元模型,对球面件的复合成形过程进行数值模拟,分析了复合成形过程产生的压痕问题及其抑制方法。结果表明,采用弹性垫技术可以有效抑制复合成形过程产生的压痕缺陷,使成形件表面光滑;球面件上等效应力和厚度的变化过程及分布规律表明,随着增量步的加大,板料接触点处的等效应力随之增加,板料的厚度逐渐减薄。复合成形实验显示,数值模拟结果与实验结果基本吻合。