多楔轮毂缘多道次旋压成形工艺研究

针对传统锻后切削工艺生产多楔轮存在材料利用率低、切断齿形金属流线等问题,以某多楔轮零件为研究对象,基于旋压近净成形原理,对多楔轮毂缘制定了多道次旋压工艺方案。基于SIMUFACT软件平台建立了多道次旋压成形全流程三维有限元模型,通过数值模拟研究了各道次旋压成形过程中的毂缘区材料流动规律及增厚情况。模拟结果表明,旋压预制坯外缘在第1道次旋弯轮弧挤压作用下发生明显的弯曲和增厚,板坯整体呈“半弧形”结构,后经过第2道次旋平轮镦挤推平,板坯整体发生二次增厚并成形出满足旋齿厚度要求的毂缘筒壁;通过第3道次和第4道次旋齿工艺使毂缘筒壁金属发生转移,形成满足尺寸要求的齿形结构。根据模拟结果进行试验研究,成功试制出质量合格的多楔轮零件,验证了该成形方案的可行性。

大型复杂薄壁壳体多道次旋压过程中的壁厚变化

基于ABAQUS/Explicit和Standard建立的包含回弹与退火的大型复杂薄壁壳体多道次旋压全过程模拟模型,分析了该过程中壁厚的分布与变化及工艺参数对壁厚的影响规律。结果表明,壁厚减薄经历了剪切减薄和拉薄两个阶段,壁厚剧烈减薄部位位于旋轮后方的环带并向工件口部移动,而且其值逐渐减小;壁厚沿工件母线方向分布不均匀,沿周向分布较均匀;回弹对壁厚的分布影响不大。摩擦系数在一定范围内的增大,可以有效地抑制第一道次旋压过程中壁厚过度减薄的发生,使壁厚分布更均匀;而旋轮进给比对工件壁厚的影响与摩擦系数的作用相反。在后续道次旋压过程中,工件壁厚差随着摩擦系数的增大先减小后增大,随着旋轮进给比的增大逐渐减小。这些结果可为大型复杂薄壁壳体多道次旋压成形参数的确定和优化设计提供理论依据。

工艺参数对薄壁件多道次旋压变形均匀性的影响

目的研究成形工艺参数对薄壁件多道次旋压变形均匀性的影响。方法采用试验的方法,研究了双轮数控旋压成形铝合金薄壁件过程中,旋压间隙δ、进给率f和旋轮圆角半径R等关键工艺参数,对制件表面质量和壁厚均匀性的影响。结果 3个工艺参数都对制件表面质量和壁厚均匀性有影响。结论减小旋压间隙δ、采用较大的主轴转速S和较小的进给率f可提高零件的表面质量和尺寸精度。改善零件壁厚分布的均匀化程度,适当提高旋轮圆角半径R,也能使变形的均匀化程度提高。

旋压间隙对大型复杂薄壁壳体多道次旋压中第二道次成形质量的影响

文章研究旋压间隙对大型复杂薄壁壳体多道次复合旋压的影响。通过采用导入第一道次旋压卸载回弹后工件形状尺寸与场变量信息的方法,建立了包含回弹和退火的第二道次旋压成形实体单元模型。研究了旋压间隙对大型复杂薄壁壳体第二道次成形质量的影响。结果表明:①随着旋压间隙的增加,成形高度先增加后减小,不同旋压间隙下大型双锥形件小锥角段均不同程度地存在局部壁厚减薄现象;随着旋压间隙的增加,周向压应力和切向拉应力减小,因此起皱和拉裂的可能性减小。②在大型复杂薄壁壳体多道次的旋压过程中,第一道次必须尽量减薄,形状尽量逼近后续道次成形形状。基于数值模拟结果确定的实验方案,获得了满足终旋要求的大型复杂薄壁壳体旋压预成形件。

非焊接壁板密封舱多道次旋压整体制造研究

针对非焊接航天器舱体结构载荷环境和结构功能集成设计要求,研究了非焊接的大深径比铝合金双锥面结构的多道次旋压整体制造技术。通过ABAQUS仿真和工艺试验件制备获得了大深径比铝合金双锥面结构整体成形关键工艺参数;并对比得出直线轨迹加载方案中各道次材料变形量可控,方案较优;指出了在多道次柔性旋压成形过程中,除旋轮接触点受力变形外,板坯末端是成形缺陷高风险区,易发生翘曲;若变形量可控则产生的波浪和起皱在后道次工艺过程中可消除;最终完成了5B70密封舱缩比工艺试验件的制造。结果表明,多道次柔性旋压成形用于非焊接航天器舱体结构整体制造的可行性得到了验证,解决了金属流线连续、传力路径无间断、基于最优传力路径的非焊接壁板密封舱整体制造难点,可降低航天器结构整体制造时设备吨位,节约模具设计和制造成本,为未来轻量化、长寿命、可重复使用的深空探测飞行器或载人飞行器整体制造技术提供参考。

大型复杂薄壁壳体第一道次旋压成形质量分析

为优化大型复杂薄壁壳体第一道次旋压的工艺参数,基于ABAQUS平台建立了大型锥形件实体单元仿真模型,二次开发实现了实体单元的壁厚和贴模度输出功能,分析了坯料直径及成形区与成形外端相互作用对大型锥形件强旋成形的影响.同时采用正交试验设计安排模拟方案,研究了工艺参数对大型锥形件强旋成形质量的影响规律,得出了较优的工艺参数组合.结果表明:旋压间隙是最重要的影响因素,零偏离附近的成形质量最好;稍大的旋轮圆角半径有利于降低大型锥形件强旋过程中出现局部失稳和拉裂的可能性;稍大的旋轮进给比有利于改善大型锥形件的壁厚均匀性和贴模性、减小壁厚偏差和出现局部失稳的可能性.

超半球壳体多道次拉深旋压工艺研究

针对1060超半球壳体基于板坯多道次拉深旋压进行成形性分析,提出两模法和两轮法的旋压成形试验方案,并设计不同旋压试验方案的芯模和旋轮工装。通过MC2000型数控录返旋压机,分别采用R13、R20和R25、R8不同圆角半径的圆弧式旋轮对1060板坯进行两模法和两轮法的多道次拉深旋压成形试验。两模法旋压毛坯件的凸缘边减薄严重,成形效果差;两轮法旋压采用R25旋轮4道次快速进给,R8旋轮4道次中低速精整旋压的旋压工艺,其旋压件贴模度高,成形效果好。试验结果表明:两轮法旋压工艺能实现板坯经多道次拉深旋压成形为超半球壳体。通过降低芯模转速,调整进给比和降低道次减薄率,可以消除旋压成形过程中出现的反挤、波纹和起皮等缺陷。

倾斜管件多道次缩径旋压成形的数值模拟及试验

以6061T1(退火态)铝合金为研究对象,以MSC.MARC软件为分析手段,采取有限元法对三维非轴对称倾斜管件多道次缩径旋压过程进行数值模拟,并利用网格圆及显微组织的变化从试验的角度验证模拟所得到的应变分布规律。结果表明,倾斜使得工件的应力应变呈不均匀分布规律;等效应力沿轴向呈分层分布的特点,在口部达到最大值;等效应变沿周向0°～180°域逐渐减小,在0°域存在最大值,180°域存在最小值;沿轴向从起旋处到口部,等效应变在0°域具有逐渐增大和在180°域具有逐渐减小的特征。由于返程旋压的明显增厚效应,多道次旋压时,工件变形中间部位壁厚增加。多道次缩径旋压时工件变形中间部位壁厚变化规律的试验结果与模拟结果的相对误差不大于10%,说明所建立的有限元模型是合理可靠的。在理论分析及试验研究的基础上,成功研制出倾斜类汽车排气歧管样件。

金属板坯道次间变进给率普通旋压方法

为了解决由固定进给率导致的加工效率和产品质量之间的矛盾,提出针对普通旋压多道次特征的道次间变进给率旋压(VFS)方法.通过建立有限元分析(FEA)模型分析调整道次进给率对应力、应变和旋压力的影响.通过加工实验对VFS的实际效果进行验证.结果表明:通过调整道次间的进给率,加工效率提高了14.3%;在保持加工效率不变的情况下,起皱度减少了95%.根据各道次的加工特性,终道次减速能有效抑制起皱,提高产品表面质量;而首道次减速能降低旋压力径向和切向分力.

尾顶座工装对超半球壳体多道次拉深旋压的影响

设计了超半球壳体基于板坯多道次拉深旋压成形的芯模、旋轮和尾顶座等工装,并针对套轴式尾顶座和内孔定位式尾顶座进行了旋压工艺试验。结果表明,增大尾顶座型面顶部圆弧,增加平面过渡段和圆弧过渡段,可避免旋压工件顶部撕裂;降低芯模转速,调整进给比和降低道次减薄率,能够消除旋压成形过程中的旋压反挤和波纹缺陷。

旋轮加载轨迹与方式对多道次普通旋压成形的影响

建立了符合实际多道次普通旋压三维仿真模型,在进行毛料多道次普通旋压成形过程有限元模拟与实验验证的基础上,研究旋轮轨迹与方式对旋压件成形过程及质量的影响。结果表明,轨迹的变化对成形质量有较大的影响,在直线轨迹、圆弧轨迹、渐开线轨迹3种轨迹中,渐开线轨迹对成形质量最好,轨迹有渐压和无渐压,均有其各自的优缺点,需要综合利用,可得到优越的旋压轨迹。

多芯模多道次分析检测用铂坩埚的旋压成形研究

本文介绍了多芯模多道次旋压成形工艺,分析了其在分析测试用铂坩埚制作中的应用。旋压设备采用传统的擀棒、普通车床等。此工艺经济性好,操作简单,可旋成形率高,可定制生产标准及非标准的各种规格的分析测试用铂坩埚,坩埚结构合理,质量高,使用寿命长。

板坯尺寸对筒形件多道次拉深旋压壁厚分布影响

筒形件拉深旋压可以克服传统液压拉深成形设备吨位大、工装模具多、拉深比范围窄等难题,但关于其板坯形状优化方面的研究较少。利用对比试验的方法研究了Φ352 mm×1.1 mm和Φ309 mm×2 mm两种铝合金板坯尺寸对旋压件筒壁壁厚分布的影响,并分析其影响原因,为工业生产提供理论依据。推导了成形预设形状筒形件所需板坯的参数关系,设计了多道次拉深旋轮路径。在此基础上进行了两工况的工艺试验,对比了两旋压件尺寸与直筒壁厚分布,结果是小直径厚板多道次拉深旋压壁厚与预留间隙吻合良好,并分析其原因。

C250钢薄壁筒形件多道次错距旋压成形工艺研究

通过开展C250钢薄壁筒形件多道次错距旋压工艺试验,研究多道次成形过程中中间热处理、最终时效处理对成形精度的影响,得出C250钢薄壁筒形件旋压成形的最优工艺参数为主轴转速N=90r/min、进给速度F=100mm/min;错距量Z_(a)=2.9mm、Z_(b)=1.7mm、Z_(c)=0.5mm;Z_(ac)=10、Z_(bc)=4。可为此类马氏体高强度钢筒形件旋压成形工艺及道次间热处理安排提供指导。

工艺参数对多道次拉旋应力应变分布的影响规律

多道次拉深旋压成形工艺复杂 ,工艺参数的选取及其之间的匹配直接影响着旋压件的成形质量和尺寸精度 ,因此 ,研究不同工艺参数对应力应变分布的影响 ,对于提高成形件质量和成形极限具有重要意义。本文采用弹塑性有限元法对多道次拉旋成形过程进行了模拟 ,讨论了不同工艺参数对应力应变分布的影响规律。本文的研究结果为工艺参数的确定与优化提供了依据。

普通旋压工艺及旋轮轨迹研究现状与发展

整理了普通旋压工艺及旋轮轨迹方面的现有主要研究成果.在普通旋压工艺方面,旋压机理在模型构建及工艺分析方面已有较好的研究基础与成果,不足在于仅能实现特定工况下特定成形缺陷的控制与预测,因而尚无法实现有效的整体工艺优化.在旋轮轨迹方面,单道次轨迹研究多为定性影响研究,对于普通旋压适用的复杂曲母线类零件研究较少;多道次轨迹规划研究多集中于利用纯几何方法进行曲线设计与规划,成形精度受到限制,无法实现对工业生产的指导.提高仿真效率、实现仿真方法在旋压工艺机理与失效研究以及旋轮轨迹曲线定量设计中的应用,将几何设计方法与旋压成形特性结合以实现多道次轨迹规划是后续研究的难点与重点.

铝合金大型复杂薄壁壳体旋压研究进展

大型复杂薄壁壳体是航空航天等高技术产业迅速发展的迫切需求,带横向内筋大型复杂薄壁壳体是其中的典型代表。然而,带横向内筋大型复杂薄壁壳体多道次复合旋压却是一个多因素耦合作用下的复杂塑性成形过程。作者采用数值模拟和实验相结合的方法,以铝合金带横向内筋大型复杂薄壁壳体为代表,建立大型复杂薄壁壳体复合旋压全过程仿真平台与模型,研究不同条件下大型复杂薄壁壳体复合旋压及其特征结构旋压过程中的不均匀塑性变形行为和成形缺陷的形成机理。揭示不同塑性变形行为对工件内筋质量的影响规律,获得对不同塑性变形行为有决定性影响的因素,确定合理的毛坯、工艺和旋轮参数的选择准则。研究结果对发展大型复杂薄壁壳体精确成形技术具有重要的理论意义和实际应用价值。

旋压成型中旋轮轨迹设计及对成型结果的影响

为提高旋轮加载轨迹设计的通用性,实现旋轮加载轨迹参数化控制,研究直线、圆弧和渐开线加载轨迹曲线规则设计方法。基于非线性有限元模拟软件ABAQUS/Explicit平台,建立多道次普通旋压的三维动态显示有限元分析模型,并研究不同加载轨迹的优缺点。结果表明:渐开线加载轨迹厚度分布较均匀,最大等效应变接近圆弧加载轨迹,优于其他2种轨迹。

一种灯饰外罩的剪切与拉深旋压组合工艺

针对一种带有锥面与圆柱面组合形状特征的灯饰外罩,提出了采用剪切旋压结合多道次拉深旋压的组合方法进行成形,并对相应的工艺特点进行分析,为实际生产提供理论依据.研究中,通过板坯尺寸参数的计算与多道次旋轮路径的设计,确定了旋压试验方案,并在此基础上开展组合旋压的工艺试验,检验了灯饰外罩旋压件的形貌尺寸,并进一步分析了锥面与圆柱面部分的壁厚分布,发现锥面部分壁厚分布符合剪切旋压规律,圆柱面部分壁厚分布呈先小后大趋势,并揭示其原因.

旋轮轨迹和工艺参数对多道次拉深旋压成形质量的影响研究

多道次拉深旋压成形工艺复杂,旋轮轨迹与工艺参数的选取及其之间的匹配直接影响旋压件的成形质量和尺寸精度。因此,研究不同的旋轮轨迹和工艺参数对多道次拉深旋压成形的影响具有重要的意义。以Al6061和SPCC材料为研究对象,通过试验对比研究了不同轨迹的道次曲线和工艺参数对多道次拉深旋压成形质量的影响。结果表明:在其它工艺参数相同的情况下,采用凸凹圆弧往返进给无道次贴模推进的旋轮轨迹时,所获得的旋压件壁厚最均匀;采用此种旋轮轨迹时,旋轮安装角和进给比越大工件越容易起皱。