激光选区熔化成形半圆孔悬垂结构变形及残余应力研究

基于Simufact additive建立激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形AlSi10Mg合金无支撑半圆孔悬垂结构的仿真模型,分析了不同工序总变形量和残余应力变化情况,研究了几何参数厚度、内/外圆半径对最大总变形量和最大残余应力的影响。结果表明,随着半圆孔厚度增加,最大总变形量和最大残余应力呈增大趋势;半圆孔内圆半径变大,最大总变形量呈增大趋势;半圆孔外圆半径变大,最大总变形量呈减小趋势,但对总变形量影响程度较小。

板料零件数控渐进成形工艺研究

板料零件数控渐进成形工艺是一种通过数字控制设备 ,采用预先编制好的控制程序逐点成形板料零件的柔性加工工艺。本文就板料零件数控渐进成形工艺的成形过程、变形机理、极限半顶角等方面进行了探讨。认为 ,板料零件数控渐进成形是使板料的厚度减薄 ,表面积增大 ,靠逐次的变形累积产生整体的变形。变形区厚度的变化与成形半顶角有关 ,其中 ,成形极限半顶角是数控渐进成形能否成功的关键 ,它不仅与材料有关 ,而且与板料厚度有关。

金属直壁筒形件数控渐进成形工艺研究

介绍了金属板料数控渐进成形工艺的成形原理、变形分析、直壁筒形件成形的工具路径设计、实验条件及结果分析。根据正弦定律 ,金属板料数控渐进成形工艺 ,不能一次成形出直壁筒形件 ,要成形直壁筒形件 ,必须进行多次成形。为了尽快逼近直壁筒形件 ,设计了平行直线型等三种工具路径方案 ,通过实验和结果分析 ,找到最佳方案。

板料直壁零件数控渐进成形

板料直壁零件成形是渐进成形的难点之一。为了成形直壁零件,一般采用多次成形的方法。文章对直壁零件多次成形法从理论上进行了分析,并且通过实验,验证了这种方法的正确性。

材料成型及控制工程专业毕业设计中计算机模拟技术的应用

针对材料成型及控制工程专业毕业设计的特点,就该专业毕业设计中应用计算机模拟技术的意义、案例以及应用效果进行了研究。结果表明,应用计算机模拟技术,有助于毕业设计质量的提高,增强了相关软件的应用能力,对学生掌握专业知识和提高综合素质都具有重要意义。

板料数控渐进成形变形区厚度变化规律的研究

板料数控渐进成形工艺是一种柔性的成形工艺,这种工艺非常适合于加工小批量、多品种和复杂的板料产品。通过数控机床进行圆锥台及直壁筒形件数控渐进成形,对成形零件变形区厚度进行测量,并对所得数据进行分析。试验结果表明,数控渐进成形中材料厚度变化遵循正弦定律。相同厚度的板料,材料不同,成形极限厚度不同。成形极限厚度不仅与材料有关,而且与板料初始厚度有关,即板料初始厚度越大,允许的变形区厚度减薄越大。对于必须采用多道次成形方法的直壁筒形件成形,工具路径不同,变形区厚度变化也不同。采用平行直线型工具路径,直壁部分厚度比较均匀。利用厚度变化规律指导翼子板成形并试验验证其正确性。厚度变化规律对于复杂零件的数控渐进成形具有一定的指导作用。

基于数控渐进成形技术的方形盒成形工艺

介绍了金属板料数控渐进成形工艺的成形原理、变形分析以及直壁方形盒成形的工艺规划、实验和主要工艺参数的影响。由于成形工具球头的半径远远小于板料的外形尺寸,所以板料每次产生的变形仅仅发生在成形工具球头的周围,成形工具使板料产生变薄拉深变形,导致板料厚度减薄,表面积增大,靠逐次的变形累积产生整体的变形。影响直壁方形盒成形的主要参数是成形半顶角θ和圆角半径R。根据正弦定律,通过数控渐进成形工艺,直壁方形盒不能一次成形,必须通过多次成形。因此,为了加工直壁方形盒,设计了平行线型工具路径方法,并且进行了实验和分析。

基于ANSYS/LS-DYNA的保温瓶内胆底拉深压边力数值模拟

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对保温瓶内胆底拉深过程进行了数值模拟,分析了可能发生的缺陷,讨论了压边力对成形质量的影响。结果表明,应力及厚度最大值出现在凹模圆角部位上。板料凸缘增厚量最大,凸模圆角板料减薄量最大;压边力越大,板料变形厚度均匀性越小,拉深件质量越差。

无凸缘盒形件拉深毛坯展开优化设计

在无凸缘盒形件拉深毛坯传统几何算法的基础上,分析了无凸缘盒形件拉深过程中的变形特点,对无凸缘盒形件的毛坯展开给出新的计算公式,其计算所得到的毛坯展开图形比传统几何算法所得到的毛坯展开图形更精确。通过模拟和实验得到的盒形件口部更加平整,不需要修边。该方法具有一定的应用价值。

直壁矩形盒渐进成形技术

介绍了金属板料数控渐进成形的原理、板料变形过程及直壁矩形盒成形的工艺规划。根据正弦定律,直壁矩形盒采用数控渐进成形工艺不能一次成形。经设计平行线形工具路径方法,并进行试验和分析,得出影响直壁矩形盒成形的主要参数是成形半锥角。

板料数控渐进成形中变形力的研究

研究了板料数控渐进成形变形力的2种计算方法:按照纯剪切变形的方式计算变形力;按照剪切和弯曲综合变形的方式计算变形力。同时,通过实验测量出渐进成形的实际变形力。通过比较,实验测定的变形力与假定剪切弯曲变形计算的变形力相近,可以认为渐进成形是一种剪切弯曲变形。

U形件自由弯曲力理论计算新模型

考虑弯曲变形与其它冲压成形基本工序一样,均具有加工硬化效应,以及变形区材料厚度有变化的特点,利用金属塑性变形中幂函数加工硬化的规律与变形力理论求解法中的主应力法,推导出了U形件弯曲力理论计算的新公式。通过钢板QSTE460和铝板1060两种材料的弯曲试验实测出的弯曲力数据表明,该公式较具科学性且可以实用,研究结果为金属塑性变形可分为冷、热压两大类的原理提供了一种论据。

变形镁合金触变塑性挤压的数值模拟

采用有限元模拟技术对变形镁合金的触变塑性挤压和常规挤压进行了数值模拟,获得了两种挤压变形过程中的行程——载荷曲线、应力、应变分布及温度场分布规律,并对两者的模拟结果进行了对比分析。分析结果表明,变形镁合金触变塑性挤压较常规挤压具有载荷力小、应力较小及温度分布均匀、温差小等优点。进行了相应的工艺实验,实验结果与数值模拟结果基本吻合,表明数值模拟与计算正确。

汽车发动机后支架增材制造有限元分析

基于Simufact Additive对汽车发动机后支架进行激光增材制造有限分析,主要研究零件摆放位置、支撑设计以及基板切割方向对成形后零件残余应力分布和表面偏差量的影响。结果表明:汽车发动机后支架在激光增材成形过程中,采用零件倒置且大平面平行基板的方案,成形后零件残余应力较小,最大表面正偏差为0.43 mm,最大表面负偏差为-0.47 mm,表面变形最小;通过改变基板切割方向对零件残余应力重新分布影响较小,但可以减小表面偏差量,汽车发动机后支架增材成形沿-Y方向切割基板零件表面偏差量最小。

工具转速对AZ31B镁合金圆锥盒摩擦热渐进成形板料温度及成形能力的影响

针对镁合金室温下成形性能差的缺点,为了提高其成形性能,采用不需要外部加热而依靠自身摩擦热进行的镁合金摩擦热渐进成形进行研究,介绍了镁合金圆锥盒摩擦热渐进成形的基本原理、工艺路径设计以及成形过程分析。制定了2 mm厚AZ31B镁合金板料成形锥角45°和高度60 mm的圆锥盒形件的工艺方案,选择工具旋转速度为0~6000 r·min^(-1)、进给速度为1000~2000 mm·min^(-1),设计成形工具的运动轨迹之后进行渐进成形工艺实验。实验结果表明,成形高度和进给速度等因素对成形性能的影响较小,而工具转速对成形性能影响较大,转速越高(0~6000 r·min^(-1))则板料与工具摩擦产生的温度就越高。当转速在0~1000 r·min^(-1)或≧1500 r·min^(-1)时,成形不能进行,转速在1000 r·min-1≤ω≤1500 r·min^(-1)时,成形可以顺利进行。因此可以通过控制工具转速所产生的摩擦热有效提高板料的成形性能。

基于数控渐进成形技术的翼子板成形工艺

介绍了板料数控渐进成形原理以及翼子板零件渐进成形过程,分析了工艺参数对成形的影响,提出了提高成形质量的方法。影响翼子板成形的主要参数是成形工具球头半径r和进给量h。成形过程中,工具头的球半径r应尽可能大,但考虑干涉问题,一般取较大值5 mm,有利于成形。工具头进给量h应尽可能小,这样有利于提高表面质量,使变形更加均匀,但过小时成形效率太低,因此进给量一般取较小值0.25 mm最好。

成形参数对AZ31B镁合金板料渐进成形表面质量及温度的影响

介绍了镁合金摩擦生热渐进成形原理,并研究了在工具头行进速度为1000 mm·min^-1下,工具头主轴转速(1000~6000 r·min^-1)、轴向进给量(0. 5~3 mm)、成形角度、工具头半径、环境温度对厚度为2 mm的镁合金板料圆锥台零件成形性的影响。实验结果表明:随着主轴转速的增加,零件表面质量先升高后降低;零件表面质量随着轴向进给量的增加而降低;在成形极限角内,零件表面质量随着成形角度增加而提高;零件表面质量随着工具头半径增加先升高后降低;加工时环境温度对成形结果有影响。通过摩擦生热的方式对AZ31B镁合金板料加热,板料温度会随着主轴转速、轴向进给量和工具头半径递增而增加,成形角度对板料温度的影响不大。

基于Autoform汽车左中侧围内板加强板成形模拟及工艺优化

以某主机厂轻型客车左中侧围内板加强板为研究对象,对其结构特征进行分析,设计的冲压工序为拉延→修边、冲孔→修边、冲孔→整形翻边。在初步设计压边力、拉延筋、工艺补充面等参数的基础上,利用Autoform对其进行有限元模拟,通过分析模拟结果中的减薄率分布图、增厚图和成形极限图FLD,确定了压边力大小为800 kN,并调整工艺补充面,降低工艺补充面的高度差,将拉延筋设定为以零件边界为基础的整圈拉延筋,且拉延筋方向与材料流动方向相垂直,外形应平滑以适应零件凹口形状。最终采用优化后的工艺参数,指导试生产,得到合格零件,从而验证了有限元模拟分析的正确性。

AZ31B镁合金板料摩擦热渐进成形中工艺参数对应力、应变、厚度的影响

为了探究工艺参数和应力、应变以及厚度之间的关系,利用摩擦热渐进成形技术加工AZ31B镁合金板料,并结合有限元技术分析工艺参数包括下降量(1.0、1.5和2.0 mm)和工具头直径(Φ8、Φ10和Φ16 mm)与Mises应力、等效塑性应变和厚度的关系。结果表明:最大Mises应力在前期加载过程中以一定比例递增、中后期成形过程在160~180 MPa之间波动,下降量和工具头直径对最大Mises应力不会产生显著影响,并且转角区域的Mises应力要大于侧壁区域;等效塑性应变随下降量的增加而增加,而随着工具头直径的增加,等效塑性应变呈现递减趋势,并且转角区域的等效塑性应变大于侧壁区域;下降量和厚度呈现负相关,而随着工具头直径的增加,厚度呈现先递增再递减的趋势,并且转角区域的厚度小于侧壁区域;沿着工具头运行方向,等效塑性应变呈现递增趋势、厚度呈现递减趋势。为此,针对原有的单向运行轨迹,提出双向运行轨迹,研究还发现,其使等效塑性应变和厚度分布的均匀性得到了提高。