考虑硬化历史的圆筒形件二次拉深极限拉深比的解析模型

以圆筒形件二次拉深成形为例,基于主应力法和板料弯曲理论,考虑材料硬化历史、壁厚比t_(min)/t_(max)、凹模圆角半径和摩擦因数的影响,建立了一种预测圆筒形件二次拉深极限拉深比的解析模型,并对SUS304不锈钢板料进行了拉深试验验证。结果表明:解析模型的预测值与试验结果吻合较好;考虑硬化历史的解析模型与未考虑硬化历史的模型相比二次拉深极限拉深比相差约10%;摩擦因数、凹模圆角半径对二次拉深极限拉深比有显著影响,摩擦因数越大,二次拉深极限拉深比越小;凹模圆角半径越大,二次拉深极限拉深比越大。

U型框类零件双向拉深成形研究

针对U型框类零件成形质量不稳定、修整手工量大等问题,通过对零件结构的分析研究,借助CATIA对其进行了工艺补充面设计,并借助数值模拟对成形过程进行了仿真,研究了双向拉深成形工艺,设计了一种特有传力方式的双向拉深模具结构;选取凸凹模间隙、摩擦因数、压边力及拉深速度4个因素为优化变量,通过正交试验得出最优工艺参数组合,即压边力大小为30 kN、摩擦因数为0.1、凸凹模间隙为1.6 mm、拉深速度为6000 mm·s^(-1);最后针对拉深后回弹现象,对校正模进行了分析和设计并修整。生产试验表明,此模具结构可以很好地改善零件成形质量,提高效率并满足生产及设计要求。

基于ST14材料的拉深成形参数优化

拉深成形是典型的板料成形工序,成形过程中的工艺参数直接影响成形制件的质量。以典型的零件和常用拉深成形材料ST14为例,在理论计算的基础上,通过有限元分析探讨其成形工艺参数对制件成形质量的影响。分析得出,板料拉深成形的最大应力集中在凸模圆角半径区域,该处存在变薄和破裂的危险,凸模圆角半径的大小是成形的关键;运用有限元模拟可以预测其成形缺陷,并对成形参数进行优化。

5A06-O铝镁合金差温拉深成形性能研究

采用单向热拉伸试验测定了5A06-O铝镁合金在150~275℃温热条件下的流变应力曲线及厚向异性系数;通过差温拉深试验研究了5A06-O铝镁合金在温热条件下的极限拉深能力。结果表明:随着温度的升高,材料在3个方向的厚向异性系数先增大后减小,并在250℃达到最大值;极限拉深比并不随着温度的升高而单调增大,在250℃达到最大值2.588,然而随着温度的继续升高,极限拉深比反而下降;250℃成形的拉深件有着最低的减薄率与增厚率,壁厚分布最为均匀;随着温度的升高,拉深速度对成形性能的影响愈加明显。

镁合金AZ31B板材热拉深成形工艺参数优化

在不同温度、不同压边力和不同拉深速度下，针对厚度为0．8mm的AZ31B镁合金板材的成形性能用有限元分析软件进行模拟与分析。在25～220℃的温度范围内，采用直径为140mm的坯料进行冲压成形，研究成形温度、拉深速度以及压边力对AZ31B镁合金板成形性能的影响。结果表明：成形温度为200℃时的极限拉深比达到了2.8；成形温度在200℃以下时，随着成形温度的升高。镁合金板材的成形性能越来越好。这证明AZ31B镁合金具有良好的热拉深性能；此外，拉深速度和压边力对AZ31B镁合金的拉深成形也有重要影响。

非回转对称拉深中法兰材料变形规律的研究

非回转对称拉深成形过程中 ,压料面上法兰材料是变形的主体 ,直接影响到拉深成形性。在大量试验及测量计算的基础上 ,分析了矩形盒件拉深过程中压料面上法兰各部分材料的变形规律 ;指出法兰曲边材料向直边流入所带来的变形缓和效应与应力分布及其应变成分比的共同作用 ,是使矩形盒局部拉深比显著增大的重要原因。

7A04高强铝合金的热拉深性能

采用模内加热的方式,比较不同加热温度时,在不同工艺条件下0.8 mm厚7A04板料的拉深成形能力,研究7A04高强铝合金板材在热成形条件下的拉深性能。结果表明:随着温度的升高,材料的成形性能得到显著提高,在350~400℃温度区间,极限拉深尺寸达到最大值,相较于常温下的极限拉深直径提高8.8%,拉深件高度提高28.57%。由于加热时间短,不同温度成形材料的相应组织和硬度无明显变化,热拉深后材料仍保持原高强铝合金强度高的特性。

板料反拉深成形的计算机仿真

本文主要介绍了极料瓦拉深成形计算机仿真的一般步骤、仿真过程中一些关键问题的处理方法以及反拉深成形计算机仿真在实际生产中的应用。

解析Poly6-Ⅰ屈服准则对3104-H19铝合金拉深制耳预测的研究

目的 研究解析Poly6-Ⅰ屈服准则预测具有高各向异性的3104-H19铝合金本构关系的能力,并将其应用于有限元仿真分析中,以实现对3104-H19铝合金拉深制耳的精确预测。方法 分析解析Poly6-I屈服准则的表达形式,减少计算参数所需的试验个数,并与经典的Yld2004-18p屈服准则进行对比,验证它对高各向异性力学性能预测的能力,将其嵌入到有限元软件中进行杯型件拉深制耳模拟,验证模型的精确性和有效性。结果 对于高各向异性材料,解析Poly6-Ⅰ屈服准则所使用的试验个数可以减少到11,它预测的3104-H19铝合金屈服轨迹的各向异性系数曲线和单向拉伸曲线与Yld2004-18p屈服准则预测的结果基本相同,杯型件拉深有限元模拟结果与试验结果基本一致。结论 与Yld2004-18p屈服准则相比,考虑高各向异性特性的解析Poly6-Ⅰ屈服准则所使用的试验数据更少,且无须使用优化软件求取参数,更为方便。解析Poly6-Ⅰ屈服准则能精确地预测3104-H19铝合金材料在杯型件拉深试验中的制耳个数及杯型件杯壁的成形高度。

镁-稀土系ZE10镁合金板料的热拉深成形性能

通过对不同温度、冲头速率、压边方式、压边力以及润滑条件下板料的变形状态及冲压力-冲压行程曲线的研究,考察不同成形条件对ZE10镁合金板料成形性能的影响.在成形过程中,采用加热元件与热电偶连接的方式对凹模与冲头进行温度控制;通过对弹簧压下量的控制分别施加固定压边力与渐变压边力.结果表明,当凹模温度为250-300℃、冲头温度为(60±5)℃、冲头速率为(20±5)mm/min时,采用浮动压边方式,压边力从2 kN逐渐增大到10 kN,并以80%气缸油+20%石墨作为润滑剂,ZE10镁合金板料具有较好的成形性能,其极限拉深比可达2.8.

可控拉深筋对高强度板盒形件拉深性能的影响

应用模拟仿真技术,结合正交实验设计方法,通过6种不同形状的拉深筋和3种不同的拉深筋运动轨迹的高强度板盒形件的拉深成形模拟仿真,研究了可控拉深筋对高强度板盒形件拉深性能的影响。以极限拉深深度为评价指标,分析结果数据,得到轨迹二拉深筋上升—静止—下降为最优运动轨迹,并且3种可控拉深筋运动轨迹的指标均比固定拉深筋的大,证明可控拉深筋能够改善高强度板的成形性能。其中直球头拉深筋的改善效果比斜球头显著,但斜球头比直球头具有更好的极限拉深高度,并通过极差分析得到其主要影响因子为拉深筋前后的高度。最后通过成形力分析,解释了改变拉深筋高度能改善高强度板成形性能的原因。

拉深模CAD系统的研究与建立

对宽凸缘筒形件拉深模工序设计中的关键问题进行了详尽的讨论,给出设计优化的拉深工序的思路,并对拉深模CAD系统的开发进行了讨论。在输入相关参数后,拉深模CAD系统可完成拉深模的设计并绘出实体图,显著提高了设计质量和效率。

AZ31板料拉深性能的研究

研究了温度及拉深速度对AZ31板材拉深性能的影响，结果表明，温度对采用交叉轧制工艺制备的板材的拉深性能影响明显；板材的拉深性能对拉深速度的敏感性随温度的升高而下降。

筒形件多次拉深极限预测

依据再次拉深筒坯口部最厚、最硬 ,以及最大拉深力出现于拉深后期的特点 ,假定最大拉深力相应于筒口达到变形区入口位置 ,采用平衡微分方程和塑性方程联解方法 ,建立了变形区应力数值解。应用分散性失稳准则 ,导出再拉深危险断面失稳强度。利用再拉深极限理论及首次拉深极限理论[1 ] ,通过计算机可以迅速准确地预测筒形件及带实缘筒形件的多次极限拉深系数。

研究拉深过程中压边力值的合理确定

一般在确定压迫力值大小时只考虑拉深系数、坯料厚度,没有考虑选用的润滑剂种类.我们通过实验研究得出:正确的给定拉深过程中的压边力值时不仅要考虑拉深系数、坯料厚度,而且还必须考虑拉深过程中使用的润滑剂种类.该实验研究结果有助于工程技术人员在制定生产现场的工艺时确定最佳压边力范围.

细晶5083铝合金非等温拉深工艺研究

通过实验研究了拉深凹模温度、拉深速度、压边间隙及润滑条件对细晶5083铝合金非等温拉深工艺的影响。实验结果表明:细晶5083铝合金板料在凹模温度为250℃以上具有良好的拉深成形能力。当凹模温度为275℃时,极限拉深比达到2.9;当在较佳的凹模温度不同的拉深速度下进行拉深时,得出细晶5083铝合金非等温拉深工艺在一定的拉深速度范围内对应变速率不敏感,在压头速度≤2mm/min时均能拉深成功。考虑了润滑层厚度和材料在升温过程中的热膨胀性能,通过实验得出的最佳压边间隙为1.9mm。选用水基石墨作为润滑剂,润滑层厚度达到0.3mm左右时拉深能够成功进行。

2195铝锂合金贮箱球底充液拉深成形起皱缺陷演变规律数值模拟研究

为满足登月着陆器舱体高可靠性、轻量化制造需求,提出贮箱球底充液拉深成形方法。对于直径3350 mm的2195铝锂合金箱底,相对2219和5A06铝合金,材料塑性差,成形易开裂失效,且整底成形厚径比仅为2.5‰,易起皱失稳。针对上述问题,建立了整底充液拉深成形仿真模型,进行不同液室压力、压边力条件下的数值模拟,讨论整底充液拉深成形变形规律,分析整底成形缺陷形式及控制方法,优化整底充液拉深液室压力加载路径,获得球底壁厚分布规律。结果表明:拉深行程达0.24H(H为零件最终高度)时,球底悬空区域为典型的压缩应力状态,产生了沿母线方向的起皱缺陷环向均布12个,拉深行程0.79H时,环向起皱数量倍增;引入液室压力后使悬空区由压缩应力状态转变为拉伸应力状态,从而避免了悬空区起皱缺陷的发生;压边力和液室压力对悬空区应力状态影响显著,随着压边力增大,球底壁厚减薄趋势增大,而随着液室压力的增大,球底壁厚减薄趋势减弱;球底拉深试验对初始壁厚9.5 mm板材,采用2.5×10^(7)N压边力、8 MPa液室压力加载路径时,壁厚最大减薄率为7.4%,壁厚分布均匀,无起皱缺陷。

薄壁水槽拉深变形规律研究及工艺优化

为解决几何形状复杂且不对称及采用3次拉深工艺成形的薄壁水槽模具制造及试模难度大和成本高的问题,研究了该水槽采用多道次拉深工艺时板料的变形规律,同时对其拉深工艺进行了优化。利用Dynaform有限元分析软件对薄壁水槽拉深一序、拉深二序和拉深三序进行数值模拟分析,研究了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,最后通过拉深实验对该工艺方案进行了验证。根据工艺优化方案,得出了最优工艺参数。拉深一序:从0 s至0.01 s,压边力恒定40 kN,从0.01 s至拉深结束,压边力从40 kN线性增长至500 kN;凸模、凹模、压边圈与板料之间的摩擦因数分别为0.2、0.05、0.05;模具间隙为0.66 mm。拉深二序:凸模、凹模、压边圈与板料之间的摩擦因数分别为0.15、0.1、0.1;压边力为500 kN。拉深三序:采用合适的拉深筋布置方式及阻力值。实验结果表明,在不同拉深工序中分别侧重调控不同拉深工艺参数可以有效控制薄壁水槽的减薄量。

纯钽薄壁构件高速级进拉深应变率效应及成形性研究

针对纯钽薄壁构件高速拉深成形过程中因应变率效应引起的成形性问题,首先开展纯钽薄板拉伸应变率效应研究及相关本构模型参数识别,构建考虑材料应变率效应的高速拉深成形Johnson-Cook本构模型,结果表明,纯钽薄板表现出明显的应变率强化效应,动态加载下的屈服强度远高于准静态拉伸下的屈服强度。然后开展钽电容器外壳高速级进拉深成形热力耦合仿真及成形实验研究,分析构件在低速和高速级进拉深成形时的壁厚、温度场分布情况,结果表明,壁厚分布仿真结果与实验结果较为相符,成形速度增大时会导致最终成形件壁厚非均匀性增加;最终级进拉深成形件的最大减薄区出现在筒壁靠中间区域,该区域温度最高且其温度与成形速度正相关;不同速度下的最终成形筒形件的金相组织没有发生明显变化,仅不同变形区的晶粒形状和大小略有差异。

高长方盒形件正、反拉深模具设计

高长方盒形件采用的材料和尺寸结构如采用正拉深工艺需要三套模具,在机械传动拉深机上拉深成形,拉深件废品率高达10%左右,且很难拉深成功。而采用正、反拉深相结合的拉深工艺,只需两套模具,经过投产使用,拉深件达到100%合格。高长方盒形件在正、反拉深成形过程中,采用特殊的凹模、压边圈工作型面,在拉深变形时使金属材料进入凸、凹模型腔时流速均匀,采用猪油做润滑剂,对铝金属材料拉深变形很适用。