航空液压管路轴向挤压式接头组件连接强度的数值分析

针对目前航空液压管接头无法满足高工作压力要求的问题,以Φ12 mm的钛合金轴向挤压式接头为研究对象,利用Abaqus平台建立了轴向挤压连接成形与拉脱试验过程的有限元模型,通过同参数条件下的拉脱试验验证了有限元模型的准确性。结果表明,有限元模型计算误差仅为3.4%,接头组件连接强度是由导管与管套凹槽的轴向对抗阻力和导管与管套径向接触力共同决定的。系统研究了管套材料力学性能、凹槽结构、摩擦因数对接头组件连接强度的影响规律,管套材料屈服强度越高,连接强度越强;管套凹槽宽度每增长0.2 mm,连接强度提高约2.4%;摩擦因数每增加0.01,接头连接强度平均提升18%左右。

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。

复合板起皱失稳数值模拟模型的建立

复合板被广泛应用于汽车工业、航空航天、国防军工等各大领域,起皱失稳是复合板塑性成形过程中影响零件质量的主要问题之一,而目前能够准确复现复合板起皱形貌的数值模拟模型的建立方式尚不明晰。因此本文以方板对角拉伸试验(YBT)作为对比验证对象,在ABAQUS软件中采用特征值屈曲分析分别与动力显式和静力通用两种常规算法相结合的buckle-dynamic算法以及buckle-static算法,对选用不同建模方式和单元类型建立的模型,以起皱高度、厚向位移和应变云图等为评估依据,进行了起皱形貌模拟对比分析。结果表明,采用buckle-static算法对复合层建模方式建立的常规壳模型分析所得结果的综合性能最佳。若模拟工况复杂或计算不易收敛,分析方法也可选用buckle-dynamic算法。

高速钢桶焊缝机电机座支撑脚复合模设计

针对高速钢桶焊缝机电机座支撑脚使用2 mm厚的SECC板料进行中小批量冲压成形的要求,设计了3副模具用于制件的4道工序成形。冲孔落料和修边压印采用倒装式复合模结构、切分模和弯曲模采用正装结构,且切分模和弯曲模集成在1副模具内。弯曲模中设计了凸模驱动的双滑块内收弯曲成形机构,该机构在制件弯曲壁的两侧都使用滑块进行夹紧驱动弯曲,能有效防止弯曲回弹,保证了制件的弯曲成形尺寸。模具结构简单实用,成形工艺设计合理,实现了制件的自动化生产。

汽车左上车踏板与电瓶框连接支架冲压成形工艺参数的优化

文章以汽车左上车踏板与电瓶框连接支架为研究对象,采用DYNAFORM软件分析成形工艺参数对其成形的影响。首先分析单因素对其成形的影响,然后在此基础上设计正交试验,利用正交试验和极差分析确定最佳的工艺参数组合。仿真结果表明:当压边力为50 kN、摩擦系数为0.1、冲压速度为2 000 m/s、模具间隙为2.2 mm时,汽车左上车踏板与电瓶框连接支架冲压成形的工艺参数最佳。

3003Al-H14薄壁微小通道扁管波形冲压成形尺寸对截面变形的作用规律

薄壁微小通道波形扁管是建设新能源汽车锂电池组恒温系统的绝佳材料,成形尺寸是影响其冲压成形截面变形的关键因素。建立了实验验证的3003Al-H14微小通道薄壁扁管的波形冲压-回弹有限元模型。基于所建模型,研究了截面高度、管坯壁厚、内外面相对弯曲半径缩放系数等成形尺寸,对截面变形率和平均截面变形率的作用规律。研究发现:①横截面上边缘孔的截面变形率通常较大,其余孔的截面变形率相对较小且大小一致;纵截面上孔的截面变形率呈现波峰波谷高、中间段低的分布特点。②扁管的截面变形率随着截面高度增大而增大,当截面高度超过4 mm时,扁管内的筋显著弯折,横截面塌陷严重。③扁管的平均截面变形率随着壁厚增大呈指数函数下降;当壁厚等于0.1 mm时,所有截面都畸变严重,而当壁厚超过0.3 mm时,最大截面畸变率下降至24.71%。④内外面相对弯曲半径的缩放系数越大,则内外面的实际弯曲程度越小,平均截面变形率也越小。研究成果对薄壁微小通道波形扁管的精确成形具有科学意义和工程价值。

支撑辊边部圆角参数有限元数值模拟

冷轧厂镀锌生产线在生产1600 mm宽规格新镀层产品过程中,带钢边部出现通卷条状色差缺陷,分析认为缺陷原因是四辊光整机支撑辊辊面有效宽度不足所致。利用有限元软件对光整机支撑辊边部圆角参数进行数值模拟,将边部圆角长度由75 mm降至45 mm后,支撑辊辊面有效宽度达到1600 mm,可解决带钢边部通卷条状色差缺陷问题,同时可避免支撑辊辊面过度磨损。

非线性加载路径下金属薄板成形极限研究进展

成形极限图是评判金属薄板局部成形能力的重要工具,研究非线性加载路径下的成形极限图对提高实际生产过程中工艺设计的合理性和板料的成形性具有重要意义。总结分析了国内外学者对非线性加载路径下金属薄板成形极限的研究进展,主要包括试验方法、理论预测模型及路径无关成形极限图3个方面。重点研究了不同试验方法的适用范围及优缺点,阐述了多种预测非线性加载路径下成形极限图的理论模型及应用实例,并归纳了当前在应变路径无关的成形极限图方面取得的研究成果。最后,从上述3个方面总结了当前更具潜力的研究方向,并对未来的发展趋势以及面临的困难和挑战进行了展望。

一种JCO成形压下量计算的改进方法

针对大型直缝焊管JCO成形过程中难以准确得到压下量的难题,文中提出了一种根据计算折弯角的大小来计算压下量的方法。其关键为:在考虑预弯和最终成形具有一定开口的前提下,对每一道次的折弯角进行分配,通过理论分析给出每一道次折弯角的计算公式。建立JCO成形的有限元模型,通过分析应力应变状态,获得板料成形过程中的回弹情况和形状演化规律。研究了X65钢的JCO成形过程,当成形道次为17时,通过理论解析获得了每一道次折弯角为16.3°。运用有限元模拟,分析板料成形压下量和回弹后折弯角的关系,通过对模拟结果进行线性拟合得到了理论解析式,得到了每一道次折弯角对应的压下量,试验和理论压下量对比,平均相对误差为6.45%,证明了该方法的可行性和精确性。

车辆前纵梁封板冲压的聚集度自适应粒子群优化

为了提高车辆前纵梁封板的冲压件质量,提出了基于聚集度自适应粒子群算法的冲压工艺优化方法。介绍了前纵梁封板的三维模型、坯料设计结果和冲压成形原理。基于成形极限曲线,以减小冲压件的减薄率、增厚率、回弹量为目标,建立了多目标优化模型。使用复合中心实验法设计了5因素5水平的32组实验,基于Autoform软件获得了实验数据。使用BP神经网络拟合了输入输出间的回归关系,并验证了回归模型的精度。在粒子群算法基础上,依据粒子相似度和种群聚集度,将Levy飞行融入到粒子群算法中,提高粒子多样性和算法优化能力,从而并提出了聚集度自适应粒子群算法。将改进粒子群算法应用于多优化模型求解,改进粒子群算法收敛速度早于传统算法,且改进粒子群算法搜索的目标函数值比传统算法减小了3.71%,说明了改进算法的优越性。经验证,优化后的试制件外观合格,减薄率、增厚率及回弹量均满足质量要求,可以进行批量生产。

基于A1050板料的MP4前壳成形模设计

针对MP4前壳生产要求,设计了12副模具用于批量生产,模具设计了4种机构成形困难特征部位,侧冲切滑块机构用于去除壳体直壁局部区域的毛刺,侧面刮切机构用于切除孔边直壁的局部,卡扣弯曲机构用于成形卡扣的90°弯曲,二次成形滑块机构用于卡扣的精修和侧面冲孔。成形工艺工序布置合理,成品合格率达到98%,模具结构简单实用,制造成本低,相当于级进模方案成本的72%。针对成形困难特征设计的机构动作可靠、实用性好,能为成形同类制件模具的结构设计提供借鉴。

基于星点设计和响应面法的支架焊合件成形工艺优化

通过对焊合件的材料、结构及工艺进行分析,确定关键影响工序。对原冲压工艺方案进行多工序仿真模拟,并分析仿真结果,找寻产生开裂缺陷的原因。通过增加焊合件预成形设计和改变坯料的形状来改善工序间的载荷传递,建立以焊合件的最大减薄率和最大回弹量为优化目标,以冲压速度、摩擦因数、压边力和模具间隙为设计变量的响应面模型,结合二阶响应面法与DesignExpert,采用星点设计试验方法对支架焊合件的工艺参数进行优化,确定最佳参数组合为:冲压速度1263mm·s^(-1)、摩擦因数0.15、压边力598k N、模具间隙4.55mm。试产结果表明:通过预成形方案与优化工艺参数可以解决支架焊合件开裂及回弹问题。

三维自由弯曲过程中临界偏距对管材成形精度影响

三维自由弯曲成形过程中弯管处于少约束状态,弯管弯曲半径的大小及轴线形状取决于相应的弯曲模偏距值。为了准确成形出预设弯管的形状,提高弯管的自由弯曲成形精度,基于弯曲模临界偏距Ue建立了弯曲模偏距U和弯管弯曲半径R(U-R)关系数学模型。采用有限元模拟与实验相结合的方法,研究了不同摩擦系数及材料参数条件下临界偏距的演化规律及其对弯管成形精度的影响。研究结果表明:引入临界偏距的U-R关系拟合结果更加符合实验结果。随着摩擦系数的增加,弯管塑性变形程度增加,临界偏距的数值降低,弯管弯曲半径减小。相比于SS304不锈钢弯管,相同工艺参数下6061铝合金弯管的弯曲半径增大,临界偏距降低。

基于M-K模型计算FLC无条件收敛新算法

M-K失稳模型的无条件收敛与快速求解对成形极限曲线(forming limit curve, FLC)的获取具有重要的理论意义与研究价值,也是理论FLC计算的难点之一.然而,在M-K失稳模型框架内基于复杂屈服准则计算成形极限曲线时,采用传统牛顿迭代算法无法保证收敛,而固定增量法则计算耗时过长,严重制约了M-K失稳模型的应用场景.因此,文章以锆合金为实验材料,提出了一种自适应增量算法,该算法通过迭代误差信息与震荡情况自适应调整迭代步长,不仅能够保证计算精度,满足无条件收敛,还能大幅提升计算速度.此外,本研究还验证了采用自适应增量法计算锆合金FLC的准确性,并分析了算法的迭代误差Err与初始应变增量对FLC预测结果的影响.结果表明:自适应增量法具有无条件保证收敛、计算速度快以及计算结果不受初始迭代步长影响的优势,其计算耗时仅为固定增量法的0.44%;此外,本研究认为初始参数中迭代误差小于10-6、初始应变增量小于0.001是得到稳定的FLC结果的前提条件;根据对锆合金FLC预测结果可知,在M-K模型框架内基于Yld2000-2d屈服准则理论采用自适应增量法计算可以很好地描述锆合金的塑性行为.由于自适应增量迭代法简单易用且计算高效,有望应用于有限元软件中子程序的开发,加速其计算速度并提高锆合金数值模拟精度.

钢铝板机械铆镦工艺研究

根据机械铆镦工艺过程的变形特点,设计了钢铝异质板材铆镦连接的简易模具,并进行了系列铆镦试验,基于Abaqus平台建立了机械镦铆过程的有限元分析模型,分析了铆镦成形各阶段的成形特征,探讨了工艺参数对相对凹凸模间隙、相对底部厚度和相对镦挤距离的影响。结果表明,所建立的有限元模型较准确,最大误差为2.46%;铆接接头的相对颈部厚度分别与相对凹凸模间隙、相对底部厚度和相对镦挤距离成正相关,铆接接头的相对互锁值与其成负相关;整形过程增大了铆接接头的颈部厚度,但互锁值有所降低,当相对镦挤距离由0增大到0.44时,铆接接头的抗剪切强度提高了18.7%,而剥离强度则降低了24%。

预制孔式无铆连接尺寸关系对铆接质量的影响研究

为了研究预制孔无铆连接的工艺参数对铆接质量的影响,设计了预制孔无铆连接模型,以板厚、冲头半径、预制孔半径、倒角尺寸等为变量,分析得到了无铆连接中一种变量组合对应的该种组合下预制孔尺寸的最佳取值。建立了预制孔无铆连接的有限元模型,通过DEFORM-2D软件模拟预制孔无铆连接过程,控制铆接成形后的铆接头底厚值为0.2 mm,在预制孔半径范围计算公式所确定的范围内选取预制孔最佳尺寸参数,研究了预制孔倒角尺寸对铆接头成形质量的影响。结果表明,预制孔的半径、倒角尺寸等直接影响铆接头质量,上、下板材厚度均为2 mm,预制孔半径选用4.01 mm,倒角尺寸为1.2×45°时,铆接质量最好;铆接速度影响铆接头的颈厚值,铆接速度越大,颈厚值越小。

基于几何特征分析的电火花加工区域自动识别算法

提出了一种基于几何特征分析的电火花加工(EDM)区域自动识别算法。首先,基于凹边邻接图识别模具中的凹区域,基于表面法向识别凹区域底面并进行投影,然后基于底面投影轮廓的凹凸分界点对复杂凹区域进行分割与整合,并基于4类基本特征对底面投影轮廓进行分析,从而识别电火花加工区域,最后提出了3类造型方法实现了电极的自动造型。基于UGOpen实现所提算法,使用实际工程模具进行了测试,验证了算法的可行性。

基于韧性断裂准则的AZ31B镁合金板材成形极限预测

结合损伤起始判据和损伤演化准则,建立了完整的韧性断裂准则,基于ABAQUS中韧性损伤材料模型对AZ31B镁合金板材成形极限进行了预测。通过拟合单向拉伸应力应变曲线得到材料本构模型及损伤演化参数,建立了板材的Nakazima半球形凸模胀形有限元仿真模型,再基于韧性断裂准则预测了AZ31B镁合金板材室温下的成形极限,并分析了不同板材断裂失效判据对成形极限的影响。研究结果表明,基于所建立的韧性断裂准则,并以损伤演化过程中应变路径转变作为断裂失效判据,可以较准确地预测镁合金板材成形极限,得到的成形极限图与实验结果吻合较好。

水箱安装支架级进模设计

通过对安装支架的冲压工艺及单工序模成形进行分析,确定采用11道工序的级进模进行成形。为保证条料的同步移动和送料顺畅,下模采用浮动顶料机构,还介绍了条料的粗定位和精定位。模具经试冲,结果表明:设计的排样方案和模具结构合理可行,能满足安装支架的大批量生产需求。

一种新型受电弓接线头的加工工艺及温挤压模具设计

介绍城轨车辆中的一种新型受电弓接线头,分析其结构特点和技术要求,提出一种新的加工工艺及关键的温挤压模具设计方案。实际应用表明,该设计方案可保证零件的成形质量及生产使用要求,对类似零件的模具设计与制造具有一定的参考作用。