不锈钢凸缘管材充液成形模拟分析

针对一种航空用凸缘卡箍零件,对不锈钢管材进行充液成形工艺研究。通过DYNAFORM有限元分析软件建立了1Cr18Ni9不锈钢管材充液成形模型,探究了单工序高压成形和双工序低压预成形及高压整形工艺对零件减薄率和贴模度情况的影响。研究结果表明:管材成形工序影响材料流动,对凸缘零件最终成形结果存在很大影响。单工序高压成形时接触摩擦力过大,不利于材料的流动,造成零件减薄率过大并开裂。双工序的低压预成形阶段可以促进材料流动,胀形压力为20 MPa时材料流动不足,零件贴模度较差。胀形压力高于30 MPa时,凸缘变形量过大导致零件翘起。当胀形压力为25 MPa、合模距离为10 mm、整形压力为150 MPa时,零件减薄率适中,贴模度良好,可以成功加工出凸缘卡箍零件。

一种厚板多点成形工艺仿真辅助建模程序开发与验证

为提高厚板多点成形工艺仿真建模效率,基于ANSA的Python API接口程序,开发了一种厚板多点成形仿真辅助建模程序。该辅助建模程序包含模型准备和模型创建两大模块。模型准备模块用于压头快速定位,形成目标成形面以及实现压头和工件初始接触。模型创建模块用于边界条件定义以及仿真分析参数设置。使用该辅助建模程序建立了一系列不同曲率半径的球面件多点成形仿真模型,并进行了成形和回弹计算。实验结果对比分析表明:该程序能够在同一软件环境下快速建立复杂型面的多点成形仿真模型。回弹计算结果与实验结果趋势一致,曲率半径越大,结果误差越大。仿真辅助建模程序提高了建模的效率,缩短了分析周期。

橡皮液压成形直弯边回弹试验与分析研究

橡皮成形是飞机制造业中的一种非常重要的加工方法,直弯边成形是橡皮成形的主要形式之一。分析了不同材料厚度和圆角半径下90°直弯边的翻边成形高度和回弹量,并采用试验进行了比较。发现随着厚度和弯曲圆角半径的增加,翻边高度增大。翻边高度理论和试验间存在偏差是由于中性层向内移动所致。回弹随着弯曲半径的增加而增加,随着厚度的增加而下降。分析值比试验值普遍要高0.5°左右。对橡皮成形过程的影响因素压力和保压时间进行了试验,发现压力和保压时间对回弹影响较小。

力约束管材自由胀形试验研究与材料性能测试

相较于单向拉伸试验,通过管材胀形试验(TBT,Tube Bulging Test)获得的材料性能参数能够更准确地反映材料在高压流体作用下的塑性成形性能,不同的管端边界将会严重影响管材胀形试验的测试结果.针对国际上现有试验方法和设备存在的不足,研制出了一套约束边界清晰、加载精确的管材自由胀形试验系统.在管材测试过程中,基于位移随动力主动加载的控制策略和比例伺服油缸,实现实时的轴向力、轴向位移和内压力的精确加载.端部约束的测试管材通过特殊设计的工装保证了其轴向自由滑动.实时内压力和胀形管材顶点处材料的壁厚和胀形高度信息通过超高压压力传感器、超声测厚仪和磁致伸缩位移传感器采集,进而基于Swift材料本构模型和采集到的数据拟合出材料应力应变曲线和材料性能参数.试验结果表明,管材两端侧推力与内压力对管材内腔端面的作用力和管材轴向自由对称收缩的平衡条件始终处于动态稳定中,试验设备能够准确获得实时胀形高度、顶点厚度、轴向收缩长度和内压力的信息,能够为材料性能测试和工艺设计提供可信的材料参数.

筋板类LY12铝合金零件蠕变时效成形有限元分析

蠕变时效成形技术对于航空航天器件中大型复杂整体壁板类零件的制造具有独特优势,被认为是大型飞机特别重要的金属成形工艺之一。文章利用自行设计的工装,经试验确定了LY12铝合金的最佳蠕变时效成形温度;通过蠕变拉伸试验,得出LY12铝合金材料在最佳温度下的蠕变本构方程中的材料常数,并应用有限元软件ABAQUS分析了筋板类LY12铝合金零件的弯曲蠕变过程及回弹效应。

7B04铝合金时效成形本构模型研究与有限元应用

通过ABAQUS软件的二次开发,将蠕变-时效本构模型应用于铝合金时效成形的有限元分析,得出铝合金等厚板在时效成形过程中的等效蠕变应变、屈服强度,以及析出相尺寸和分布的变化规律,并通过铝合金等厚板弯曲-时效成形的实验,验证了模型的准确性。

一种确定钣金成形件毛坯的新方法

针对钣金成形工艺设计中的毛坯展开问题,利用高分子聚合物在冻结温度时力学特性和金属的相似性及其形状记忆特性,提出了一种确定钣金成形件毛坯形状的新方法———物理逆向法。给出了此方法的理论依据,并进行了相应的试验验证。结果表明此方法是可行的。此方法对于复杂的拉深成形件和复杂的覆盖件的进一步研究更有实际意义,有利于提高产品质量和降低成本。

发动机前端附件带轮旋压成形仿真

通过金属材料拉伸实验,得到了旋压带轮板材的力学特性参数;分析了旋压成形仿真过程中的网格划分、求解器选择、质量放大等技术;通过系统能量法,对所建模型的合理性进行验证并得到最佳质量放大系数1×107。同时,以一发动机附件的带轮为研究对象,仿真分析其旋压成形过程、成形过程中毛坯材料的应变分布和材料流速,以及对比分析仿真轮齿的几何形状与实际加工轮齿的几何形状。基于建立的有限元模型,分析毛坯截面形状和旋轮进给量对旋压成形的影响。

温度梯度对TAl旋压圆筒质量的影响

对ＴＡｌ圆筒旋压加工过程中出现的密集型裂纹进行了工艺性分析和研究，得知，ＴＡｌ材料内部的温度梯度过大是导致产生裂纹的主要原因。在采取了相应工艺措施后，密集型裂纹得以消除，得到质量颇佳的产品。

复合垫层在多点模蒙皮拉形中的应用

采用柔性垫层是抑制和消除多点模拉形过程中零件表面缺陷的重要措施。文章设计和制造了3种具有不同增强结构的新型柔性垫层,使用这些新型垫层进行了实际蒙皮拉形实验,并在拉形过程中使用三维非接触光学测量方法进行了零件型面数据的在线测量。实验结果表明,各种复合结构垫层仅以较小的厚度即可有效地抑制各种零件型面缺陷的产生,并且各种复合垫层在成形时的厚向变形均匀度均优于单纯橡胶垫层,其中,以离散钢板条为增强结构的复合垫层效果最佳。

国外航空钣金专用制造技术与装备发展

航空钣金零件的制造除采用通用的方法外,还有本行业独特的工艺技术,随之产生了相应的钣金专用制造装备。本文给出了蒙皮拉形、柔性多点切边、镜像铣削型材拉弯、橡皮成形、喷丸成形、蠕变时效成形、充液成形、热冲压成形和超塑成形/扩散连接等航空钣金专用制造技术与装备的国外最新进展。

航空钣金数字化快速工艺准备系统的研究与开发

提出面向飞机钣金精准制造的数字化快速工艺准备系统的设计思想,构建其系统框架,分析了以CATIA平台为核心的系统集成与数据管理方式。设计与开发了快速工艺准备系统的子系统——模面快速设计与优化系统、快速工艺分析系统和工艺知识库系统。以橡皮成形工艺为例,介绍了系统开发和应用情况。

Chaboche强化模型的使用条件及适用性

基于结合Chaboche模型的ISO-KIN强化模型和Mises屈服准则,推导复杂加载模式下非线性混合强化材料模型,提出以出现反向加载来判定模拟过程中是否需要使用结合Chaboche模型的ISO-KIN强化模型的充分条件的应用原则。采用径向返回算法计算应力应变增量,实现其在有限元程序ABAQUS上进行板料塑性成形模拟的应用。以单凸型蒙皮和复杂S型蒙皮拉形工艺为例,计算不同材料强化模型对板料回弹量的影响,并与试验结果进行对比。结果表明,对于出现反向加载的复杂受力情况,相比于线性随动强化模型和各向同性强化模型,结合Chaboche模型的ISO-KIN强化模型对回弹的预测精度更高。

镁合金板材正反向快速气压胀形实验

采用两种不同轮廓的反向预成形模具进行高应变速率气压胀形实验,结果表明,内外凹圆弧预成形模的成形效果好于半圆弧预成形模,反向胀形的时间可控制在10s,表面和微观组织均无明显缺陷。利用上述预成形模进行半球件正反向气压自由胀形实验,研究正反向胀形的效果,正反向胀形可以显著提高AZ31B镁合金板料的成形能力,使胀形件高径比从0.344提高到0.522,并使壁厚均匀度从19.4%提高到半圆弧预成形模具的32.3%,内外凹圆弧预成形模具的45.5%。在400℃温度下胀形300s,可以成形出高径比为0.522的完好半球件。

热处理对650℃短时用Ti650板材显微组织和力学性能的影响

文摘研制了一种Ti-Al-Sn-Zr-Mo-W-Si系650℃短时应用的Ti650钛合金板材。采用光学显微镜和扫描电镜分析了不同的热处理制度对11 mm和2 mm厚两种规格板材的显微组织的影响,并测试了力学性能。结果表明:经三重热处理后,Ti650钛合金拥有良好的室温、650℃拉伸性能和室温冲击性能。

飞机蒙皮多点成形用复合柔性垫层的结构参数优化

使用柔性垫层是抑制和消除多点模拉形过程中零件表面缺陷的重要措施。针对常规橡胶垫层的不足,提出了一种以橡胶为基体以金属板条为加强结构的复合结构垫层,对其进行了有限元建模和分析,并从垫层变形控制角度对加强结构的设计参数进行了优化。分析结果表明,加强结构中金属板条宜薄不宜厚,但厚度太薄则无法有效抑制零件的表面缺陷,应控制在0.5mm左右。而较宽的加强材料的宽度也有利于提高垫层的性能,但过宽的板条会影响垫层的贴模能力,应控制在钉杆截面宽度的80%左右。

7050铝合金时效成形有限元模拟及回弹分析

针对7050铝合金建立蠕变时效本构模型,对ABAQUS软件进行二次开发,将本构模型嵌入到时效成形有限元模型中,通过模拟与试验验证了有限元模型的正确性。通过有限元模拟,对复杂壁板中的高筋整体壁板、变厚度壁板和球型面模具成形回弹进行分析和预测,获得了回弹的影响规律,为模具型面修正提供了可靠依据。

面向对象的钣金成形有限元分析系统开发与应用

建立钣金成形有限元分析系统的最大优势在于建立了标准化的分析流程、工程化的分析参数,简化了分析步骤,提高了效率。每个用户能清楚知道有限元分析参数与实际工程参数之间的逻辑关系,有助于优化工艺参数,提高零件成形质量。但是,目前的钣金成形有限元分析系统还没有完全覆盖飞机全部的钣金成形工艺,特别是还没有涉及与机床轨迹相关的蒙皮拉伸、型材拉弯、导管弯曲工艺,需要在后续工作中不断补充完善。

铝合金锥体喷管剪切旋压参数模拟与工艺试验

建立了锥体旋压有限元力学模型,确定了剪切旋压的边界条件。模拟结果揭示了剪切旋压的变形机理,得出三向压应力状态Pr>Pz>Pt。通过分析剪切旋压过程中等效应力、应变和壁厚的分布情况,确定了相对合理的工艺参数。并进行了实际旋压工艺过程试验,试验结果与有限元模拟结果接近。

钣金件数字化制造技术及其应用

基于数字化技术发展精密成形是世界各国在钣金成形技术发展趋势方面一致的认识。本课题首先描述了钣金零件制造技术的发展需求和数字化制造技术基础,分析了钣金数字化制造技术的核心,最后介绍了典型应用实例。