AA5B02 铝合金三通管充液成形工艺研究及参数优化

目的基于有限元数值模拟软件Dynaform对三通管的成形工艺进行优化。方法分析不同的初始压力、成形压力、轴向进给力、背压平衡力和合模力等对三通管成形的影响。根据成形过程进行模拟,得到分布应力图、厚向应变图、成形极限图等结果,根据模拟结果对零件的成形性进行分析,预测减薄破裂、起皱和回弹等缺陷。结果初始压力在防止侧推头将管坯推皱的前提下,取值应越小越好。成形压力和最大压力能保证减薄率、增厚率和成形度的要求即可。轴向进给对最终的成形质量影响较大。随着摩擦因数的增大,零件的减薄率不断增加,但是增厚率是先减小后增大。结论根据数值模拟的结果能够很好地优化三通管的成形工艺方案。     

铝合金矩形截面管充液成形工艺研究

目的研究低延伸率和低厚向异性指数的铝合金管,在充液成形过程中的材料变形行为。方法采用低压预成形的方法来改善管坯材料的流动,并与传统不带内压的预成形结果进行了对比。结合有限元分析手段研究了铝管弯曲过程管坯尺寸、弯曲半径的选择对零件壁厚分布的重要性。结果有限分析方法结合试验研究表明,低压预成形可以有效抑制铝合金弯曲轴线管件的开裂。结论初始管材截面外壁周长应等于或略小于模具截面内壁周长;弯曲半径的选取要兼顾弯曲工艺难度和管坯贴模度;低压预成形能够大大改善矩形截面过渡圆角区的材料流动,避免破裂、死皱等典型缺陷的发生。     

薄壁异形方半管零件充液成形工艺研究

目的 为解决薄壁异形方半管零件成形过程中易起皱、破裂、形状冻结性不佳的难题,引入充液成形工艺。为进一步掌握不同工艺参数对零件成形性能的影响,对薄壁异形方半管零件的充液成形过程进行研究。方法 以液室压力、压边力、拉深深度、摩擦因数等工艺参数为影响因子,进行正交试验,通过分析不同工艺参数下零件最大减薄率、贴模度、最大回弹量的变化规律,掌握充液成形工艺中不同工艺参数对零件起皱、破裂、形状冻结性的影响。结果 零件的破裂和起皱现象受液室压力影响显著,而零件的形状冻结性则受压边力影响较大。在数值模拟中,优化后的最优工艺参数如下:液室压力为15 MPa,压边力为120 kN,拉深深度为110 mm,摩擦因数为0.15。经模拟验证,与优化前相比,在该工艺参数下得到的结果更优,零件最大减薄率降低到11.5%、贴模度提高了0.212 mm、最大回弹量降低了1.955 mm。结论 通过模拟分析和现场试验验证可知,采用正交试验得到的最优工艺参数可以完成半管零件的成形,合理的工艺参数能有效抑制零件起皱、破裂、形状冻结性不佳的现象,从而提高半管零件的成形性能。     

T型自然补偿支管长度范围的计算

在热网设计中，Ｔ型补偿是自然补偿中的一种基本型式，在设计中，干管的限制条件（管径，壁厚，温差，固定点等）确定后，支管的长度就确定在某一范围内，设计者根据实际情况，在这个范围内取一长度，完成Ｔ型补偿的设计，在我们常见的手册中，只有根据干管点的弯曲应力来计算支管最长度的公式，而没有根据地管固定点的弯曲应力求支管最小长度的公式；本文通过推导，已得出一个求支管最小长度的公式，从而使支管的长度范围数值化，这     

充液成形设备双闭环控制分析

目的 研究先进充液成形设备的精度控制技术,以满足充液成形过程中对成形介质压力及侧推油缸位置的高精度控制要求,并确保模具型腔的密封性和零件成形的稳定性。方法 基于PLC控制器下的PID闭环控制功能,将速度闭环和位置或压力闭环进行集成,开发应用于液压系统的双闭环控制方法。结果 使用双闭环控制方法,可以调整侧推油缸的位置控制精度及响应速度,并将精度控制在0.1 mm以内,也可调整增压装置的输出端压力控制精度,使精度达到0.3MPa。结论 在利用充液成形设备进行液压成形的过程中,双闭环技术可以实现设备侧向密封的精确位置控制以及型腔内压力的精确控制。     

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。     

多支管并联的分离型热管回路传热特性实验研究

基于分离式重力热管在冷却50℃左右水池中的应用背景,本文实验研究了7根并联支管换热形成的分离型热管回路,主要研究以R134a为热管工质的热管散热能力及充液率对热管系统工作性能的影响,得到实验的最佳充液率为42. 3%。在此基础上对比分析了并联各支管的流动与传热性能差异,结果表明,水池加热功率在780～2 560 W实验范围内时,水池温度、管内蒸发温度和管内传热系数均随水池加热功率的增加而增加;并联蒸发管和冷凝管的流量分配均出现不均匀现象,且并联各支管间传热性能存在一定的差异性,其中在充液率为42. 3%、水池加热功率为1 680 W时,蒸发段支管1的最大传热系数是支管7的1. 68倍。     

Y型三通管内高压成形壁厚分布规律

为了解Y型三通管内高压成形时的壁厚分布及成形压力对壁厚的影响规律,通过数值模拟和实验对Y型三通管的内高压成形过程进行了研究,分析了3个不同成形阶段零件的壁厚分布规律和成形过程中零件典型点壁厚随内压的变化规律.研究表明,成形后零件左侧过渡区圆角处壁厚最大,右侧过渡区圆角处次之,枝管顶部壁厚最薄.利用数值模拟,研究了不同终成形压力对零件壁厚分布的影响,研究发现随着终成形压力的提高,零件的最大增厚率变化不明显,但零件的最大减薄率有显著的增加.     

铝合金薄壁波纹板充液成形工艺研究

目的解决航空铝合金薄壁波纹板爆炸成形工艺成形效率低且成形质量差的问题。方法提出了3种充液成形工艺方案,利用有限元分析软件对3种成形方案进行了对比分析,并且对最优方案进行了试验验证。结果有限元分析结果显示,双面加压充液成形方法能够使零件的各部分变形均匀,避免了在充液成形过程中因摩擦力作用导致的局部变形过大产生的开裂,有效地提高了材料的成形能力。结论双面加压充液成形方法能够成形出轮廓精度高、表面质量好的铝合金薄壁波纹板。     

管式充液成形生产线效率分析

目的 主要研究机器人应用技术及管式充液成形生产工艺时序控制在自动化生产线中的应用,为高效智能充液成形自动化生产线提高生产节拍和产量提供可靠的理论依据。方法 根据典型管式充液成形生产线的工序组成及生产工艺时序分析生产线节拍情况,并应用逻辑控制技术实现对生产线节拍的优化设计。结果 采用机器人协同工作技术及控制生产线中断技术,将自动化生产线节拍控制在50 s以内。结论 由于充液成形工艺的特殊性,零件的合格率和稳定性受多种原因影响,零件的稳定性又对自动生产线的连续运行有很大的制约,所以在生产线设计时要综合考虑整线可能出现的各种间断情况并对其进行优化,以最大程度提升生产效率。     

面向壁厚均匀的液压成形三通管的坯料设计方法与参数优化

目的 研究连续变厚度管液压成形过程中三通管的壁厚均匀性问题。方法 首先,利用有限元软件分析得到了等厚管液压成形三通管过程中的成形规律,根据其成形规律,反向设计了用于液压成形三通管的连续变厚度管坯;其次,采用正交试验方法,研究了连续变厚度管厚区壁厚、过渡区长度对液压成形三通管成形质量的影响;最后,采用多岛遗传算法,对连续变厚度管的结构参数进行了优化验证,提高了液压成形三通管的成形质量。结果 在等厚管液压成形三通管成形过程中,支管顶部壁厚值持续减小、轴向过渡圆角及直管底部中间位置处壁厚值持续增大;环向过渡圆角处等效应力最大,其他位置连续变化;轴向压应力使得三通管壁厚增大,拉应力使得壁厚减小;正交试验结果表明,当连续变厚度管厚区厚度、环向过渡区长度达到某一值时将出现较好的壁厚均匀性;在4种过渡区曲线线型中,直线型的壁厚均匀性最好;通过多目标优化得到最佳连续变厚度管结构参数,并通过有限元仿真进行验证,相对误差均在2 %以内,使用优化后的连续变厚度管液压成形三通管相对于等厚管,壁厚均匀值减小了0.423 mm。结论 可以采用厚度补偿或减薄的方式来提高成形三通管的壁厚均匀性;连续变厚度管坯相比于等厚管,显著提高了液压成形三通管的壁厚均匀性。     

热端管直径对涡流管内部场分布的影响

本文以理想二氧化碳气体为工质,采用Standard k-ε湍流模型,对涡流管能量分离效应进行数值模拟,分析了管内流体速度、温度、压力的分布。在此基础上,探究了进口温度为298.15 K、进口压力为6.5 MPa、冷流率为0.1时,热端管直径对涡流管内速度场、温度场、压力场分布以及能量分离性能的影响。模拟结果表明:热端管直径D在4.0~6.0 mm范围内变化时,随着热端管直径的增大内旋流的轴向、径向空间增大、切向速度逐渐减小、冷热流分界的轴向距离逐渐增大、径向上的压降逐渐减小,并且热端管直径在D=5.0 mm时达到最佳的冷热平衡。     

新型液压成形技术的研究进展

针对我国航空航天、汽车及核电等关键领域对精密零部件的迫切需求,以及目前液压成形技术应用中遇到的常见问题和缺陷,提出研发针对异形空心零件的脉动液压成形技术,和适用于复杂曲面薄壁板类零件的高能率冲击液压成形技术。分别从技术原理、成形机制、工艺设备和应用领域等方面进行了阐述和介绍。研究结果表明,两种新型液压成形技术能够充分发挥控形与控性一体化的优势,避免成形过程中的材料失稳和产品缺陷,显著提高管材和板材的成形能力和成形质量,未来有望在汽车和航空领域得到更为广泛的应用。     

双金属复合管充液压形成形研究

目的 促进双金属复合管中空构件在实际生产中的应用与推广。方法 通过实验和数值模拟,研究双金属复合管室温下充液压形的可行性,分析内压对管材缺陷的影响,总结主要缺陷形式及缺陷的发生原因。结果 室温成形时所需压力仅为15 MPa。对于Fe/Al双金属复合管而言,当其内压增大至17 MPa时,则回弹量很小,通过控制坯料的回弹量即可减小内外管间隙缺陷。成形件壁厚分布均匀,且内压对其影响较小。结论 充液压形可在室温下成形双金属复合管。回弹是成形件存在间隙的主要原因,间隙随着内压的增大而减小。     

6A02铝合金异形截面小弯曲半径薄壁管液压成形工艺研究

目的 研究6A02铝合金异形截面薄壁管的液压成形过程,改进管件的成形质量。方法 使用Abaqus软件进行数值模拟,通过考察管件壁厚分布情况、管件轴线的最小弯曲半径及管壁与模具贴合情况,研究了内压、轴向进给量、加载路径及合模过程中的内压与进给对成形质量的影响,并提出了合模力–轴向进给–内压三者同时配合的加工方法。结果 通过数值模拟确定了无轴向进给情况下管件薄弱处发生破裂时的内压为7.5 MPa,发生起皱前的最大轴向进给量为2 mm,最低整形内压为80 MPa。确定了在合模过程中进给0.75 mm、合模后继续按照特定加载路径进行内压提升和轴向进给、最后施加80 MPa的整形压力的情况下成形效果最好。通过此路径加工出的管件最小壁厚为0.42 mm,最大减薄率为16%,轴线最小弯曲半径为1.258 mm,与模具间隙面积为0.065 mm²。结论 适当的内压–轴向进给可以实现较好的成形质量。在合模过程中,施加与合模力相配合的轴向进给和内压能增加管件弯曲处薄弱部分的补料量,改善管件在合模后的壁厚分布情况,进一步提升管件最终成形质量。     

Effects of Exit Tube Diameter on the Flow Field in Cyclones

A number of cyclones with different exit tube diameters have been simulated with CFD in this study. Results show that the exit tube diameter influences not only the velocity magnitude, but also the shape of the velocity profiles within cyclones. Depending on the diameter of the exit tube, the axial velocity profiles can exhibit a either maximum or a minimum on the axis. If the exit tube diameter is small, the central flow has a jet-like appearance. On the other hand, axial velocity dip in the profile can be observed near the center in a cyclone with a large gas exit tube. In addition, the well-known double vortexes, which commonly are present in a cyclone of practical design, do not exist in a cyclone with an excessively large exit tube. Quantitative comparison of velocity distribution shows that the tangential velocity increases as the exit tube diameter is reduced, giving rise to higher particle collection efficiency. Usually, the pressure drop decreases with increasing exit tube diameter. However, if the exit tube size is excessively large, the pressure drop may start to increase. Practically, cyclone with an excessively large exit tube should be avoided.     

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。     

Analysis of the Internal Pressure in Tube Hydroforming and Its Experimental Investigation

The internal pressure of the process was studied theoretically and experimentally. The external load character and internal stress character of tube hydroforming were discussed first. Then, according to the characters, the function and classification of internal pressure were presented in general. Base on the stress analysis, its effect on the yield criterion and calculation formula were also researched and derived. To verify the correction of the theoretical analysis and derived formula, experiments with different internal pressures were carried out and the result was compared and discussed. It demonstrates that internal pressure plays an important role in tube hydroforming and theory and formula discussed and derived by this paper are feasible in practice.     

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。