绿色节能制造技术——液压成形研究现状及发展

液压成形是依靠高压液体使金属坯料贴模成形的柔性加工工艺。它具有成形产品质量轻、刚度好、形状及尺寸精度高、模具简单和生产周期短等诸多优点,目前已在国外汽车工业中得到广泛应用。就液压成形工艺原理及分类进行了介绍,概述了液压成形设备发展及该技术在工业领域中的应用,并且总结了国内外相关研究进展及发展趋势。     

支管直径大小对 T 型三通管充液成形的影响

目的研究支管直径大小对T型三通管在充液成形过程中的影响。方法在Dynaform软件中建立了有限元模型,对T型三通管的成形过程进行了数值模拟,并进行了相关实验对比。结果随着支管直径的减小,主管端部的壁厚增大,主管壁厚最厚处逐渐从主管背部转移到主管侧壁处,支管直径越小,壁厚最厚处位置越靠上。支管直径较小的T型三通管的壁厚分布更加不均匀,壁厚变化更为剧烈。充液成形第一阶段的轴向补料量对于T型三通管成形的影响较大,支管直径较大的T型三通管补料量增大有助于减小减薄率;支管直径较小的T型三通管补料量增大,减薄率减小不明显,反而会大幅增加增厚率。结论 T型三通管的支管直径越小,其充液成形的难度越大,起皱和破裂的风险越大。支管直径越大,应增加第一阶段的补料量,支管直径越小,在满足减薄率的条件下需减少补料量。     

波动加载管材液压成形系统关键问题的研究

分析了液压成形设备的组成以及在研发波动加载管材液压成形系统过程中涉及的关键问题,并对每个问题都提出了合理的解决方案,实现了系统的设计要求。     

大拉深比薄壁筒形件充液成形过程数值模拟

目的利用充液成形工艺成形普通拉深工艺难成形的大拉深比筒形件。方法通过理论公式计算了冷冲压工艺成形该制件的道次,利用有限元软件Dynaform对充液成形过程进行了3个步骤模拟,并研究了第1步拉深时初始反胀高度对成形制件减薄率的影响规律。结果利用理论公式计算,传统冲压方法成形拉深比为3.2的筒形件至少需要5个道次,而采用被动式充液成形方法只需要3个道次。每个道次的最大减薄率都在8%以内,最后得到拉深制件的最大减薄率为8.53%,在安全范围以内;第1步充液拉深时,反胀高度分别为1.75,2.75,3.75,4.75,5.75 mm时,得到制件的最大减薄率分别为5.28%,5.08%,4.8%,5.03%,5.03%。结论充液成形工艺较传统冲压工艺可以大大提高板料的成形极限,减少成形道次,成形制件质量好;合适的初始反胀高度,可以减小成形制件壁厚的最大减薄率。     

5A06-O aluminium–magnesium alloy sheet warm hydroforming and optimization of process parameters

The uniaxial tensile test of the 5A06-O aluminium–magnesium (Al–Mg) alloy sheet was performed in the temperature range of 20–300 °C to obtain the true stress–true strain curves at different temperatures and strain rates. The constitutive model of 5A06-O Al–Mg alloy sheet with the temperature range from 150 to 300°C was established. Based on the test results, a unique finite element simulation platform for warm hydroforming of 5A06-O Al–Mg alloy was set up using the general finite element software MSC.Marc to simulate warm hydroforming of classic specimen, and a coupled thermo-mechanical finite element model for warm hydroforming of cylindrical cup was built up. Combined with the experiment, the influence of the temperature field distribution and loading conditions on the sheet formability was studied. The results show that the non-isothermal temperature distribution conditions can significantly improve the forming performance of the material. As the temperature increases, the impact of the punching speed on the forming becomes particularly obvious; the optimal values of the fluid pressure and blank holder force required for forming are reduced.     

基于YX28-400/650C双动液压机的板材液压成形装备的研制

板材液压成形技术以其工艺柔性高、制件质量好、成本低等优点在汽车、航空航天等领域得到应用,应用前景十分广阔.针对基于YX28-400/650C型双动压力机的充液拉深装备进行研究,介绍了它的总体方案设计、模具结构特点、液压系统和自控系统及使用情况.     

镁合金管材的热态内压成形起皱行为分析

利用数值模拟和塑性理论分析AZ31B镁合金管材的热态内压成形过程的变形机理,找出临界起皱应力、应力状态及皱纹形状的变化规律。结果表明:随着温度升高,管材轴向抗起皱能力下降,其机理是材料的屈服强度和弹性模量随温度升高而下降;皱峰和皱谷处应力轨迹均在环向应变伸长和轴向应变压缩的区域;随着补料量的增大,皱峰处应力向壁厚减薄的方向发展,皱谷处应力向壁厚增加的方向发展;内压与材料屈服强度之比(相对压力)决定初始屈服时皱峰和皱谷处壁厚的变化情况,即温度较高时,相对压力较大,初始屈服时皱峰和皱谷处应力状态越易处于管壁呈减薄趋势的区域;当温度较低时,相对压力较小,初始屈服的皱峰和皱谷处的应力状态越易处于管壁有增厚趋势的区域;随着温度升高,相同加载路径下皱纹的高度和波长增大,皱纹趋向于向中间移动,且波数减少。     

模具型面及冲头对304不锈钢三通成形效果影响研究

利用数值模拟研究了不同形式模具型面及冲头对采用液压胀形工艺制备的三通管件成形质量的影响,并研究了不同成形压力加载路径对应的成形效果。根据数值模拟结果,采用新型润滑涂层及相应的成形装置进行了管件冷成形实验。在支管高度、壁厚减薄率分布方面,管件实验结果与模拟结果非常一致。研究结果表明,采用较优的模具型面及冲头可以有效提高三通管件的成形质量。     

反转螺旋薄壁管件液压胀形的仿真与优化设计

反转螺旋薄壁管件是一种新开发的高效吸能的异型零件,由于形状比较特殊,加工过程中的厚度分布不均和过度减薄问题一直没有得到很好的解决。通过建立有限元分析模型,对管件液压成形的过程利用有限元分析软件LS-DYNA进行了模拟。利用响应曲面法进行优化得到液压胀形的最佳工艺参数,优化后的薄壁管件厚度分布更加均匀,减薄率在优化后降低了10.258%。最后通过比较优化前后的薄壁管件厚度和减薄率分布情况对优化结果进行了讨论和分析。     

铝合金曲面斜法兰罩盖成形工艺的数值模拟与试验研究

研究了铝合金罩盖刚性模拉深预成形-新淬火-充液拉深终成形的多道次成形工艺。通过分析零件的几何特征,确定预成形中间构型的几何形状以及确定合理的冲压方向。基于有限元分析软件Dynaform对成形工艺进行模拟分析,优化成形过程的关键工艺参数,并进行试验验证与优化。研究表明:液室压力及加载路径对充液拉深成形零件质量影响较大,成形所需最大液室压力为15 MPa,充液拉深终成形后的零件壁厚最大减薄率为11.424%,侧壁与法兰没有明显的起皱趋势。试验证明对于该铝合金罩盖零件,采用刚性模拉深预成形-新淬火-充液拉深终成形的多道次成形工艺较传统多道次拉深工艺有明显的优势,可得到表面质量良好的合格零件。