在线接触加热的高强钢板自由温折弯成形工艺研究

针对普通热成形工艺难以用于高强钢折弯等常见局部成形的现状,以NM450TP耐磨高强钢为研究对象,利用实验和数值模拟研究了基于局部在线接触加热的自由温折弯成形新方法,探讨了NM450TP材料的温成形特性、接触加热热传导行为以及温折弯变形等问题。结果表明,通过对坯料折弯变形区的局部、精确接触加热,NM450TP板自由温折弯性能得到了大幅提升,有效避免了自由温折弯的开裂。该方法具有模具结构简单、易于实现和加热效率高等优点,可为难变形材料的局部自由折弯温成形提供借鉴。

大直径带法兰高温合金波纹管液压成形工艺

为满足航空发动机上对高温合金波纹管的应用诉求,基于有限元分析数值软件模拟了一种大直径带法兰高温合金波纹管液压成形过程,研究了轴向进给距离、液室压力和回弹对波纹管成形质量的影响,并开展试验验证。结果表明,采用单侧冲头轴向进给补料的液压成形工艺可实现带法兰波纹管成形。随着轴向进给距离的增大,波纹高度逐渐增加,壁厚减薄减小,最大壁厚减薄位置出现在波峰靠近补料一侧圆角上。随着液室压力的增大,波纹高度进一步增加,波纹各处圆角逐渐成形到位。经回弹计算后获得内径为Φ198 mm,波纹高度为8.2 mm,壁厚为0.8 mm的带法兰波纹管液压成形工艺参数为轴向进给距离14 mm,液室压力70 MPa。工艺试验成形出的波纹管尺寸满足设计图要求。

Q235和Q345材料的异型管弯曲成型质量的仿真研究

由于管坯不同材料的力学特性的差异、热硬化指数、厚向异性系数以及延伸率都不同,使得不同强度钢材在弯曲成型过程中出现各种质量问题。为判断不同材料下不同截面大小的异型管弯曲不同角度成型时对管坯质量的影响,建立了Q235和Q345两种材料弯曲30°~90°的12种工况下的有限元模型。研究结果表明:同一截面尺寸的不同材料,对管坯中面高度缩减率和壁厚减薄率影响规律一致;不同截面尺寸大小的同一材料,其最大中面高度缩减率和最大壁厚减薄率数据相差甚大;临界弯曲角度为60°,超出临界弯曲角度,管坯截面尺寸小且大角度弯曲时,其最大壁厚减薄率呈急速加大趋势,此时严重影响管坯成型质量。

轴向补料量对扭力梁内高压成形质量的影响

研究了轴向补料量对CP800材料扭力梁内高压成形质量(成形壁厚分布和成形精度)的影响,结果表明:轴向补料能改善扭力梁的壁厚分布和成形精度,但补料过多会导致连接区起皱,影响其成形质量;当轴向补料量为12 mm时,最大减薄率为8.3%,整个扭力梁的尺寸精度都在0.5%以内,满足零件的设计要求。

EGR壳体内高压成形模开发与改善

通过有限元模拟仿真分析,对汽车用EGR壳体2种不同的内高压成形模分模方式进行分析,并采用模拟结果相对较好的开模方式开发了模具,对比模拟分析结果和实际零件的壁厚减薄率及零件成形质量,针对实际零件胀形不充分的缺陷,分析产生的原因并提出了改善措施,在试验验证中取得了改善效果。

Q345钢矩形管弯曲成型质量的研究

为判断高强钢矩形管绕弯成形参数对弯管质量的影响程度,建立了两种管坯厚度在5种径高比下弯曲不同角度的有限元模型,并对模型的可靠性进行实验验证。研究结果表明:当管件相对弯曲半径R/h0≥3.5时,矩形管壁厚越薄越容易在靠近夹块与镶块一端由于面高度缩减率和壁厚减薄率的变化而发生截面畸变。随着相对弯曲半径逐渐增大,截面畸变受管坯弯曲角度影响较大。同时讨论了相对弯曲半径为3时的弯曲极限角度,两种厚度下,根据弯曲角管件中面最大高度缩减率与最大壁厚减薄率关系得出极限弯曲角度在40°左右,因此在小半径弯曲时,选择合适的弯曲角度能避免造成管坯变形量过大。

薄壁圆管成形方管工艺分析及模具设计

以薄壁圆管成形方管为研究对象,基于数值模拟的方法,对其成形过程进行了有限元分析,仿真结果表明,在无填充支撑物的情况下,当间隙超过一定值时无法成形。在管料中填充支撑物后,管料在自动化成形过程中出现管料卷曲、成形尺寸超差、模具使用寿命短等问题,通过调整小端夹紧的宽度尺寸、合模时模具零件间隙、更改模具结构及在模具零件表面镀TiN涂层,解决了这些问题。

钛合金管材研制及其在航空领域应用的现状与前景

分析总结了近年来国内外学者和工程技术人员在钛合金管材的研制技术、钛合金管弯曲成形技术、钛合金管端头加工与连接技术及应用方面所开展的研究工作和取得的进展及其发展趋势,并对钛合金管材在我国飞机管路系统的应用前景进行了预测。

模具扇形角对机械扩径成形过程的影响

同其它模具成形技术一样 ,在管线钢管的机械扩径工艺中 ,扩径模具工作部分的形状与尺寸 ,对成形过程具有重要影响。深入了解这两者之间的内在关系 ,是研究管线钢管机械扩径工艺的关键所在。本文运用大变形弹塑性有限元分析软件MARC ,对管线钢管机械扩径过程进行了数值模拟 ,着重分析了扩径模具的扇形角对扩径过程的影响 。

基于Python的ABAQUS后处理研究开发及其在薄壁管数控弯曲中的应用

为了提高对非线性有限元软件ABAQUS结果提取及分析的效率和精度,基于面向对象的Python语言,对ABAQUS后处理程序进行了研究开发。提出了程序开发的思路及一般步骤,并基于此,研究开发了针对薄壁管数控弯曲这一具体应用的ABAQUS后处理程序,用于薄壁管弯曲起皱的判断和起皱区域的确定,以及最大壁厚减薄量的计算和其所在位置的确定,为实现弯管数控弯曲这一复杂成形过程的优化奠定基础。结果表明,所开发的程序能够从ABAQUS海量的计算结果中有效、精确地提取有用信息并进行操作,从而实现对模拟结果的定量分析和总结。文章也为基于Python的研究开发在其他领域的应用,提供了重要指导与借鉴。

汽车副架液压胀形预成形工艺设计的数值模拟

对汽车副架液压胀形预成形工艺设计进行了数值模拟研究。应用建立在刚塑性有限元法 (FEM)基础上的HydroFORM 3D软件与Oyane延性断裂准则相结合的数值模拟方法 ,重点针对管料初始尺寸的确定 ,给出了汽车副架液压胀形预成形工艺的数值模拟结果。分析表明 。

管材固体颗粒介质成形工艺及其塑性理论研究

提出一种既能克服刚性模成形和软模成形的缺点又吸取它们各自优点的成形工艺———管材固体颗粒成形工艺(SGMF),为材料的制备和加工提供了新的方法和手段。采用塑性理论对非均匀内压作用下的管材成形过程中的自由变形区塑性变形进行研究,建立了在非均匀内压作用下的管材成形塑性理论,得到了自由变形区的应力、应变及其壁厚的理论计算公式,并通过试验进行了实际验证。

高温合金凸环管件固体颗粒介质成形工艺

针对某航空发动机高温合金GH3044薄壁管凸环零件的成形难题,采用固体颗粒介质成形(SGMF)工艺,基于管材成形过程的塑性力学分析和有限元数值仿真,优化工艺方案,设计并制造模具,试制合格零件。采用有限元软件ABABQUS平台下的Drucker-Prager模型描述固体颗粒介质所特有的离散性摩擦材料特征,建立成形工艺有限元数值仿真模型、优化管端轴向进给力和介质成形力的匹配关系,得到轴向进给力对零件减薄率、壁厚差以及型面轮廓的影响规律。采用水平分模和弹性进给式模具结构,在单动压力机上实现了合模、轴向进给及介质加载等多动作压制功能。

三维非轴对称薄壁管件旋压成形机床液压系统的研究

在分析三维非轴对称薄壁管件旋压成形机床工作过程的基础上,利用MATLAB软件中SIMULINK模块对该机床的液压系统进行了建模与仿真。仿真结果与实验结果相吻合,结果表明,由比例流量阀、位移传感器和放大器共同构成的闭环控制系统能较好地满足三维非轴对称零件旋压成形工艺要求,从而为进一步进行系统的液压和机械系统的协同仿真,提供了客观可靠的理论基础。

管材屈曲和起皱分析

研究了薄壁管在高压成形过程中的屈曲、起皱失稳现象,通过对所建立的弹塑性屈曲(全局屈曲)和起皱(局部屈曲)模型的分析计算,获得了管子屈曲、起皱的初始条件、临界载荷和临界应力计算公式。研究表明,屈曲和起皱的产生取决于几何参数,如相对半径r0/l0和相对厚度d0/r0等,且对长管而言,屈曲是主要的失稳形式,但对于短管,起皱则是主要的失稳形式,薄壁管内压对薄壁管起皱、屈曲没有影响。

外翻管变形的分析

通过实验研究，介绍了翻管的变形特征（翻管力恒定、壁厚基本不变），导出了利用圆角翻管模外翻管时的变形力Ｐ与模具最佳圆角半径ｒｉ的关系式，论述了翻管时模具圆角半径、摩擦系数和变形速度对翻管变形力的影响。所得的结果，与实验值吻合良好，可供制订翻管工艺和模具设计时参考。

筒形件错距旋压工艺的试验研究

影响错距旋压零件精度的因素很多，本文通过在Ｓｔ５６—９０ＣＮＣ进行薄壁长筒形件试验研究，分析了反旋进给率增大产生缩径的原因，进给率变化对壁厚的影响规律，以及毛坯外端对成形区的约束作用。通过改变进给率成功地控制零件的壁厚和扩径，保证了加工零件的精度。

基于机器学习的管材数控弯曲质量预测

在管材数控(NC)弯曲过程中,可能出现起皱、过度减薄的质量缺陷,同时会不可避免地发生回弹,都将严重影响成形质量。为了对数控弯曲成形质量进行预测,提出了使用有限元模拟与机器学习相结合的方法,并建立了快速的成形质量预测方法。首先,建立了有效的管材数控弯曲的参数化有限元模型,在工艺参数取值范围中随机选择进行大量的模拟实验作为样本,完成学习数据的挖掘。随后,基于径向基函数(RBF)神经网络建立壁厚减薄与回弹程度的预测模型并使用支持向量机(SVM)建立管材起皱的预测模型。最后,使用模型对新的实例进行预测,并利用模拟与数控弯曲实验对预测模型进行验证。该方法可以对大直径薄壁管材数控弯曲质量进行有效的预测,提高弯曲管件零件设计效率。

汽车前梁多道次内高压成形

基于动力显示有限元软件eta/DYNAFORM,以汽车前梁为例,开展了回转拉伸弯曲和模具压弯多道次内高压成形工艺过程数值模拟。结合各种成形工艺下汽车前梁内高压成形极限图,分析其成形质量。在此基础上进行管坯回转拉伸预弯曲和内高压成形试验,给出了典型截面的壁厚分布,并与模拟结果进行了比较。研究结果表明,模拟结果与实验结果相一致。预弯曲成形后,管坯壁厚分布对内高压成形结果中壁厚分布具有一定的影响。多道次内高压成形模拟能够提高内高压成形模拟精度。管坯模具压弯的壁厚分布较回转拉伸弯曲的壁厚分布好,利于汽车前梁内高压成形性能提高。

管材固体颗粒介质成形新工艺

传统的软模成形技术促进了管材成形技术的发展,但也存在许多不足。针对传统软模成形的缺点提出管材固体颗粒介质成形新工艺(Solid granules medium forming technology,SGMF)。该新工艺既可解决流体介质、粘性介质的密封难题,又具有内压非均匀分布,便于控制工件成形,提高材料成形极限的优点,为材料的制备和加工提供了新的方法和手段。针对固体颗粒介质传压特点,提出线性载荷模型和余弦载荷模型。采用塑性理论对非均匀内压作用下的管材成形过程中,自由变形区塑性变形进行研究,建立在非均匀内压作用下的管材成形塑性理论,得到自由变形区应力、应变、厚度计算公式,并通过试验进行实际验证。