平底筒形件主动径向加压充液拉深的数值模拟

针对低塑性、大高径比航天铝合金板材零件成形需要,提出了带主动径向加压的充液拉深新技术.通过数值模拟方法,采用动力显式分析软件ETA/Dynaform5.5对5A06铝合金平底筒形零件主动径向加压充液拉深成形过程进行了研究.以零件成形最终壁厚分布为评定标准,分析了不同主动径向压力加载路径对成形质量的影响.通过数值模拟证明了在主动径向加压充液拉深过程中,法兰变形区存在一个应力分界线,随着主动径向液压力的增加,分界线的位置内移.研究表明,采用40 MPa的液室压力加载曲线,并配合45 MPa的主动径向压力加载路径,获得的铝合金平底筒形件的拉深比为3.1,零件质量好.     

2A12 铝合金平底筒形件充液拉深数值模拟研究

目的研究工艺参数对2A12铝合金平底筒形件充液拉深成形的影响规律。方法采用数值模拟方法,研究了液室压力加载路径、成形液室压力、压边力和压边间隙对板材充液拉深成形效果的影响。结果获得了充液拉深成形的失效形式,以及不同工艺参数下零件壁厚减薄率的变化规律。成形前期,液室压力不宜过大,最大液室压力在10~25 MPa之间,压边间隙在1.05~1.15mm之内,可有效避免零件过度减薄和法兰起皱。结论合理的液室压力加载路径和压边间隙,可以有效地控制零件法兰区起皱,防止凸模圆角处破裂。     

2024 铝合金难成形高锥盒形件充液成形数值模拟

目的解决锥盒形件传统拉深成形十分困难,废品率高,成形质量差的问题。方法介绍了充液成形工艺的2种方式,即主动式充液成形和被动式充液成形,并利用有限元软件Dynaform对各充液成形方案进行了数值模拟。结果通过模拟分析,明确了2种充液成形方式的优缺点,提出了被动式-主动式充液成形方案,并进行了数值模拟验证;合理的预成形凸模圆角大小是A侧长边底部圆角R=40 mm,B侧长边底部圆角R=30 mm,其他底部圆角R=15 mm。结论充液成形技术与传统拉深相比,具有一定的优势;被动式-主动式充液成形方案数值模拟结果良好;预成形形状对终成形有很大的影响,改变预成形凸模圆角可控制各侧补料量。     

预胀对筒形件充液拉深变形和硬化的影响

为定量分析预胀对塑性成形的影响,以变形量差异较大的平底筒形件为研究对象,采用实验和数值模拟方法研究了预胀高度对双相钢DP340/590板材充液拉深的影响,分析了预胀对试件等效应变、壁厚减薄率和硬度分布的影响.研究表明,预胀显著增加平底筒形件底部的变形,即试件底部壁厚减薄率增加、硬度升高、等效应变增大.与普通充液拉深相比,相对预胀高度为20%时,试件等效应变差减小16.7%,底部维氏硬度值提高23.8%.     

筒形件温差拉深数值模拟研究

温差拉深时,温度是影响成形的重要因素。用PAM STAMP对不锈钢筒形件的温差拉深工艺进行了模拟,分析了温度对温差拉深的影响,为筒形件温差拉深工艺的制定提供了依据。     

薄壁水槽充液拉深变形规律研究

目的 解决薄壁水槽盒形件刚性拉深一序底部圆角减薄过大、整体厚度减薄严重以致后续拉深二序、三序成形后产品厚度不合格的问题,同时解决工艺路线的退火问题。方法 利用有限元分析软件Dynaform对薄壁水槽充液拉深一序进行数值模拟分析,研究关键工艺参数对成形结果的影响规律,并得出最优的工艺参数,最后与刚性拉深的模拟结果对比分析,提出充液拉深方法的可行性。结果 根据工艺优化方案,得出最优工艺参数：预胀压力2 MPa,最大液室压力20 MPa;液室压力加载路径：从0 s至0.003 s,液室压力从0 MPa线性增大至2 MPa,并保持2 MPa至0.007 s;随后从0.007 s至0.011 s,液室压力从2 MPa线性增大至20 MPa,之后保持20 MPa直至拉深结束;压边间隙为1.05t。结论 通过充液成形方法,可以有效解决薄壁水槽盒形件拉深一序底部圆角减薄严重的问题,还可以提高成形质量及成形极限,省略中间退火工艺,提高经济效益。     

大挤压比薄壁件复合挤压成形工艺过程的数值模拟

采用等温复合挤压工艺成形大挤压比薄壁件,并应用DEFORM对大挤压比薄壁件的复合挤压过程进行有限元数值模拟,分析成形过程中的变形力及金属流动规律.根据模拟得到的应力场、应变场、速度场及加载变化等,也可预测大挤压比薄壁件复合挤压变形时产生的缺陷.     

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。     

5A06 铝合金半球薄壁件充液拉深成形工艺研究

目的优化5A06铝合金半球形薄壁零件充液拉深成形工艺参数。方法首先利用有限元方法对铝合金半球充液拉深成形过程进行有限元仿真。对其中的关键工艺参数压边间隙和液室压力进行详细分析,优化工艺参数,然后进行实验验证。结果当压边间隙较大时法兰起皱,当压边间隙较小时零件破裂。液室压力过大,零件悬空区胀形量过大,壁厚减薄严重,容易破裂。若压力过小,液室压力的摩擦保持作用不明显,也容易使板料过度减薄而破裂。结论压边间隙控制在2.7~2.8 mm之间,液室压力控制在15~25 MPa之间,可以成形出合格零件,实验结果与有限元仿真结果相符。     

钛/铁复合板平底球形薄壁件充液拉深工艺研究

目的 选用充液拉深先进成形技术制备钛/铁复合板平底球形薄壁件,并研究其充液拉深变形行为,以解决传统拉深工艺制备平底球形薄壁件极易产生褶皱的问题。方法 对钛/铁复合板平底球形薄壁件在不同液压力、压边间隙及凸模与板料间摩擦因数等工艺参数下的充液拉深过程进行数值模拟。对数值模拟结果进行分析,讨论工艺参数对零件成形性能的影响以及抑制起皱的机理。最后在不同拉深工艺下进行成形试验,制备钛/铁复合板平底球形薄壁件并与数值模拟结果进行对比。结果 数值模拟和成形试验结果表明,传统拉深工艺制备的钛/铁复合板平底球形薄壁件出现了明显的褶皱,采用充液拉深工艺可以有效解决零件侧壁起皱的问题。增大液压力、减小压边间隙或增大凸模与板料间摩擦因数会导致零件减薄率的提高并降低零件侧壁起皱的风险。在压边间隙1.5 mm、液压力25 MPa的条件下,采用充液拉深工艺可以制备出侧壁无褶皱的平底球形薄壁件。结论 通过充液拉深工艺可以有效解决钛/铁复合板平底球形薄壁件成形过程中起皱的问题。     

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。     

薄壁半球形零件拉深工艺及模具设计

通过对封头工艺进行分析,提出了采用具有拉深筋的凹模,一次拉深工艺,介绍了模具结构及工作过程,并对生产中出现的问题提出了改进措施,从而保证了封头零件的顺利成形,为同类型零件的拉深提供了借鉴。     

球形件液压胀形成形方案探究

目的解决球形件传统成形工艺冗余、困难的问题。方法提出了3种液压胀形成形方案,并利用有限元软件Dynaform,对每种方案进行了数值模拟。结果通过模拟分析,确定了各方案最佳模拟结果,获得了各方案壁厚分布情况,明确了成形缺陷形式以及产生的原因。最小壁厚位于球心横截面处,是危险区;当合模补料130 mm时,模拟结果显示最大壁厚减薄率最小,为16.5%。结论利用液压胀形可以成功成形球形件;补料方式对成形结果有很大的影响,合模补料成形质量最优,端头补料次之,无补料最差。     

飞机大型复杂双曲度蒙皮充液成形数值模拟及实验研究

利用充液成形工艺完成了飞机大型复杂双曲度蒙皮类零件的成形。通过对零件成形过程进行工艺分析与数值模拟,确定了加工时所需工艺参数,并通过试验验证了数值模拟结果。分析了成形过程中出现的2种典型缺陷,最终加工出了达到零件精确成形要求的合格件。     

复杂轿车前底板变压边力数值模拟和物理模拟研究

为了有效地解决实际生产中如何优化复杂轿车前底板拉深成形过程中的变压边力工艺,首先基于相似物理模拟理论建立了前底板的简化物理模拟模型,其次通过数值模拟手段从众多典型变压边力模式中得到一条最优化变压边力加载曲线,使拉深件不出现起皱和拉破现象,且厚度分布最均匀.最后通过实际物理模拟实验对比来验证所得结果.数值模拟和物理模拟最终结果均表明:U型变压边力加载模式是复杂轿车前底板拉深成形的较优压边力控制曲线,其状态下不仅拉深工件的厚度最大减薄率最小,而且工件的最终厚度变化率的整体均方差为最小.     

基于数值仿真的十字型内高压成形吸能盒优化设计

目的 实现吸能盒的高碰撞吸能性和低成本化设计。方法 以传统的方形冲焊结构吸能盒为研究对象,将其优化为十字型冲焊和十字型内高压成形结构吸能盒,并利用成形数值仿真技术对十字型内高压成形吸能盒进行了成形性研究,还利用碰撞数值仿真技术对3种吸能盒结构进行了碰撞性能研究。结果 为提高碰撞吸能性,将传统方形冲焊结构吸能盒的4条主吸能常规传力路径,优化为十字型冲焊和十字型内高压成形结构吸能盒的12条主吸能传力路径,十字型内高压成形吸能盒同时能实现减重6.4%;利用成形数值仿真技术对十字型内高压成形吸能盒进行了成形性研究,结果显示十字型内高压成形吸能盒通过一模十二件生产,能具备优良的可制造性和经济性,相比方形冲焊吸能盒,十字型内高压成形吸能盒可实现降成本5.7%;利用碰撞数值仿真技术对3种吸能盒进行正面100%碰撞和正面40%偏置碰撞性能研究,相比方形冲焊吸能盒,结果显示十字型内高压成形吸能盒吸收能量分别增加12.8%和32.0%,碰撞力峰值分别降低8.4%和39.2%,比吸能分别增加20.5%和41.0%。结论 相比方形冲焊吸能盒,十字型内高压成形吸能盒可实现轻量化、低成本和高碰撞吸能性,同时还兼具优良的可制造性的特点。     

铝合金马鞍形件充液成形工艺模拟分析

目的研究板材充液成形柔性制造高精度、高质量马鞍形件的工艺方法。方法利用有限元动力学显示分析方法,对充液拉深和液压胀形两种成形工艺方案进行分析,并对比分析减薄率和成形极限图判断工艺方案的合理性。结果针对铝合金马鞍形件,通过对比分析2种方案,充液拉深工艺中的最大减薄率达到14.3%,液压胀形最大减薄率为7.2%,位置均在型面补充件的顶部,2种方案的成形极限都在安全区域内,未见破裂现象。结论通过工艺模拟分析,得到对铝合金马鞍形件,采用一模两件液压拉深成形工艺较合理,成本较低,加工周期短,加工效率高,成形精度高。