铝合金板阵列微结构零件电磁冲击液压成形研究

目的解决室温条件下因铝合金塑性流动不均而导致的零件开裂和尺寸偏差等问题。方法利用高速冲击提高材料成形极限以及流体均匀载荷精确控形的优势,提出了电磁冲击液压工艺并实现了铝合金阵列结构零件的成形,采用实验手段研究了放电电压和放电次数对零件贴模精度和厚度分布的影响。结果随着放电电压的增大,零件的成形深度增大。在单次放电8kV下,板料最大成形深度达到模具深度的97%,连续3次放电8kV后,零件通道填充率达到89.7%。建立了与物理实验模型一致的电磁-流体-结构的多物理场耦合仿真模型,发现冲击液体对板料施加的瞬态压强超过200MPa,板料最大变形速度达到40.5m/s。模拟得到的板料变形轮廓与实验结果一致,证明了多物理场耦合仿真模型的准确性。结论电磁冲击液压成形是一种新型的高速成形方法,能够实现铝合金阵列微结构零件的精确制造,为提高复杂薄壁难变形构件的成形性能和精度提供了新的技术手段。

轴向补料对双金属薄壁管冲击液压成形影响的研究

双金属薄壁管冲击液压胀形技术是在液压胀形与冲压成形基础上发展起来的一种复合成形技术。为了获取更好的成形质量,在液压预成形与冲击液压成形相结合的基础上,通过改变液压预成形的加载路径实现双金属薄壁管成形。介绍双金属薄壁管冲击液压成形原理及内管轴向补料方案;利用Dynaform有限元分析内管轴向补料距离对双金属薄壁管壁厚分布的影响,获得轴向补料距离对双金属薄壁管成形规律;同时,分析内管轴向补料距离对管材中截面的对角线长度变化影响规律,从而获得内管轴向补料距离对双金属薄壁管填充性的影响。通过液压预成形阶段加载路径的研究,探明了轴向补料对双金属薄壁管成形规律的影响,为冲击液压载荷作用下的双金属薄壁管成形提供理论与应用支撑。

金属双层管冲击液压胀形装置设计与力学分析

为解决金属双层管液压胀形过程中设备成本较高、成形效率较低、操作工艺较复杂等问题,提出了一种基于冲压成形和液压胀形技术的复合成形方法——冲击液压胀形。首先介绍了双层管冲击液压胀形的成形原理;然后,从成型部分、轴向进给部分、控制部分和辅助部分等4个方面介绍了冲击液压胀形装置;同时分析了双层管胀形过程中的受力状态;最后采用弹塑性理论,对双层管内管和外管的应力应变关系进行了讨论,并根据双层管变形协调条件,获得了胀形内压力pi的判定依据。冲击液压胀形技术将为双层管成形技术的研究提供新的科学依据和技术支撑。

冲击液压载荷作用下双金属薄壁管内压力与型腔体积变化的关系

双金属薄壁管冲击液压胀形技术是在液压胀形与冲压成形基础上发展起来的一种复合成形技术。冲击液压载荷作用下的双金属薄壁管成形所需内压力源自于管坯型腔体积的压缩,其大小随液体体积压缩量变化而变化,为此提出了基于冲击液压载荷作用下双金属薄壁管的内压力形成机理的研究。首先介绍了双金属薄壁管冲击液压胀形的成形原理;然后,通过对内外管轴向冲击液压预成形与径向冲击液压成形过程中内压力形成的理论分析,构建了管坯型腔内压力与体积变化之间的数学模型;同时,利用Ansys Workbench有限元模拟技术获得了内外管轴向冲击液压预成形与径向冲击液压成形过程的内压力,通过有限元模拟与理论分析结果的对比发现,两者具有较好的一致性,并通过模型误差优化了内压力数学模型,为双金属薄壁管冲击液压胀形技术的进一步研究奠定了良好的理论与应用基础。

2B06铝合金薄壁圆盘零件冲击液压成形研究

提出了冲击液压成形冲孔一体化新工艺,对2B06铝合金薄壁圆盘形零件普通液压成形与冲击液压成形下板料的变形行为进行系统研究。与普通液压成形初期板料的“凸底变形”不同,冲击液压成形初期板料的变形呈现“平底变形”;当冲击速度在28.9~31.6 m/s时,零件贴模效果较好;冲击液压冲孔工艺相比普通冲孔工艺,孔壁质量更高。采用新工艺可获得较好的成形及冲孔精度,并有效降低减薄及破裂缺陷,拓展了冲击液压成形的应用领域。

基于冲击液压胀形试验及遗传算法构建薄壁管动态塑性本构关系

为了准确构建冲击液压胀形真实环境下金属薄壁管的动态塑性本构关系,提出了一种基于遗传算法构建薄壁管本构关系的方法。首先,通过对冲击液压成形中金属薄壁管应力应变状态的分析,确定了薄壁管塑性本构模型及力学关系;然后,在冲击液压胀形试验过程中,基于三维数字散斑相关法实时在线获取薄壁管胀形区塑性变形参数;接着根据试验变形数据,利用遗传算法确定了薄壁管的塑性本构关系;最后,将运用遗传算法和一般线性回归法确定的薄壁管材料参数分别用于DYNAFORM和ANSYS Workbench联合仿真,并将模拟得到的管材胀形轮廓曲线、最大胀形高度与试验结果进行对比。结果表明,运用遗传算法获得的各项结果的偏差均最小,故基于遗传算法能更准确地预测薄壁管的动态塑性本构关系。

冲击液压胀形下退火处理对H65黄铜管性能的影响

基于拉伸试验和冲击液压胀形技术,研究了不同退火工艺对H65黄铜管力学性能和成形性能的影响。首先,基于拉伸试验分析了不同退火工艺参数下管材的力学性能,结果表明,随着退火温度的升高,强度和硬度下降,塑性上升,保温时间对材料力学性能的影响较小。然后,从胀形高度、壁厚分布和圆角半径等方面分析了管材的胀形性能和填充性能,结果表明,随着退火温度的升高,破裂内压逐渐减小,胀形高度和壁厚减薄逐渐增大,壁厚分布均匀性和填充性能得到改善,保温时间对成形性能影响不大,但可通过适当延长保温时间来提高材料的成形性能。最后,综合考虑管材力学性能和成形性能的影响,确定退火温度450℃、保温时间60 min为较理想的退火工艺。

煤矿用冲击液压锚杆钻车的探讨

近几年来,随着我国国民经济的快速发展,对煤炭的需求也在不断增长,提高岩巷的掘进效率成了重中之重。为了解决目前巷道掘进过程存在的问题,研发一种能适应岩巷掘进工作面锚杆支护的煤矿用液压锚杆钻车,解决井下生产中遇到顶板岩层较硬时工作面施工锚杆锚索钻孔效率低、进度慢,影响掘进效率的被动局面。

冲击液压下汽车异型管坯成形的研究

国家"十三五"已提出,在汽车工业领域,结构轻量化、一体化是以后在发展方向上的追求目标,更是先进制造技术的发展趋势。本研究在普通冲压和液压成形技术基础上,提出一种新型的复合成形方法——冲击液压胀行,以液体作为传力介质的液压成形技术。金属薄壁管材液压成形以空心代替实心、以变截面代替等截面、以封闭截面代替焊接截面,其成为了一种主要的结构减重途径,它比冲焊件的质量减轻了15-30%,且可大幅度提高零件的刚度和疲劳强度,目前该技术已在汽车制造领域得到了广泛的应用。

液压支架用换向阀主阀结构优化与液压冲击抑制方法研究

针对液压支架初撑阶段末段存在较高液压冲击的现象,以及由此诱发的支架液压系统可靠性降低的问题,以ZF17000/27.5/42D型液压支架用换向阀主阀为研究对象,在分析结构组成、工作原理及液压冲击发生机制的基础上,提出以控制阀口过流面积来调控过流流量的液压冲击抑制方法。针对现有换向阀采用单根弹簧完成阀芯复位的现状,通过并联复位弹簧降低支架液压系统在阀芯关闭过程中的流量梯度,缓解支架初撑阶段末段的液压冲击现象;利用AMESim软件搭建换向阀模型,对换向阀进行动态特性仿真,得到换向阀主阀流量、压力、速度及阀芯位移规律。结果表明:改进方案相比原方案降低了流量峰值与速度峰值,流量梯度与速度梯度分别下降了9.91%与9.87%,有效缓解了液压支架初撑阶段末段存在的液压冲击现象。

新型矿用摇臂式液压冲击大块煤破碎系统研究

随着综采工作面采高的增加,中厚以上煤层开采过程中煤壁片帮、垮落现象频繁,刮板输送机上的块煤尺寸愈发增大。大块煤在运输过程中极易发生堵塞,导致煤流无法继续输送,输送机只能停机,采用人工破碎作业的方式解决故障。为此,设计了一种综采工作面用摇臂式液压冲击破碎装置,由液压驱动,通过液压系统驱动油缸和底部回转机构,移动冲击破碎锤进行破碎,作业范围大,并可实现对低矮形条片状块煤的有效破碎,从而解决大块煤堵塞输送机后需停产人工破碎的问题,保证工作面的安全、高效开采。

基于AS软件对减少液压冲击的仿真实践

液压冲床存在振动、噪声、升温等现象,这些不良现象是由液压冲击导致的。消除液压冲床的液压冲击具有保护设备、提升冲压件质量的重要意义。利用Automation Studio平台构建液压冲压回路的模型,在Automation Studio中进行消除液压冲击的功能试验,结果表明:在冲压回路中液压缸无杆腔的进油口处装设单向节流阀,可以有效减少或避免液压冲击。

渐进冲击液压载荷下T型管的成形规律

为了进一步提高管坯的成形性能,改善传统液压胀形依赖高压源的问题,提出了一种多通管渐进冲击液压胀形方法。以T2紫铜T型管为研究对象,应用设计的胀形装置进行了冲击液压胀形实验研究,通过不同冲击液压载荷下1道次冲击液压胀形、2道次和3道次渐进冲击液压胀形结果的对比,分析了初始内压力、补料量、渐进道次对T型管支管高度、壁厚分布、支管顶部圆角半径的影响。研究结果表明:该方法可以成形出质量较好的T型管;初始内压力对T型管支管的顶部圆角和侧壁贴模性有较大的影响;各道次的初始内压力分别为10、30和32 MPa以及补料量分别为3、3和15 mm的3道次渐进冲击液压载荷下,T型管的成形质量最好。

甘蔗切断机构负载敏感系统液压冲击的仿真及试验研究

针对甘蔗收获机在丘陵地区作业时液压冲击导致的管路破损和泄漏等问题,以输出功率最大的切段机构液压系统为研究对象,运用AMESim仿真软件建立切断机构液压负载敏感系统仿真模型,研究负载敏感阀的启闭时间、负载敏感泵出口至负载敏感阀的供油管路长度以及负载敏感系统的反馈管路长度对系统压力冲击的影响规律。仿真结果表明:缩短换向阀的开启时间、延长换向阀的关闭时间可有效降低系统的液压冲击,缩短泵出口管路长度、延长泵阀反馈管路长度可有效减缓系统的液压冲击现象。通过试验获得了与仿真结果基本一致的结论:当换向阀开启和关闭的响应时间分别为产品样本给定参数的最小值和最大值时,液压冲击幅度分别降低13.6%和33.1%;泵出口至敏感阀的管路长度每缩短0.5 m,系统冲击降低幅度约为0.5 MPa;反馈管道长度每延长0.5 m,系统压力冲击下降约0.808 MPa。

液压冲击抑制方法研究现状与展望

液压设备在工作时由于负载突然增大,液压系统受到阶跃响应引起液压冲击,强烈的液压冲击会导致液压元器件损坏,降低工作效率。从液压系统动力元件、执行元件、控制元件以及辅助元件四个方面进行阐述,其中动力元件主要采用信号反馈的手段使泵在系统进行换向工作时降低转速,减少输出流量以达到抑制液压冲击的目的;对执行元件中的液压缸通常是通过设置缓冲装置用来减缓冲击,而对液压马达转速波动的研究主要是用来解决脉动问题,客观上对冲击抑制也有效果;对控制元件的研究主要集中在多种阀类零件相互配合作用以及通过提高阀类零件响应速度减缓液压冲击;对辅助元件的研究主要集中在对蓄能器结构的优化和设计,同时介绍仿生管道和阻尼器吸收液压冲击的应用特点。最后提出在应对高压、大流量等极端工况下,可以通过利用多学科创新对液压传统元件进行分析与改进用来抑制液压冲击。

液压冲击器配合间隙出口流速的影响因素权重分析

为了分析液压冲击器配合间隙出口流速的影响因素权重,以平行平板泄漏机理为理论依据,首先通过SPSS软件将间隙高度、锥度、密封长度、压差4种因素进行正交试验设计,产生16组不同水平因素的组合进行Fluent流场仿真;其次通过控制变量法将各单因素对配合间隙出口流速的影响进行分析;最后都使用极差法对上述仿真结果进行权重分析。两种方式结果都表明,间隙高度、锥度和压差与液压冲击器配合间隙出口流速呈正相关,而密封长度与之呈负相关;间隙高度对出口流速的影响最大,其次为密封长度,而压差和锥度对其影响最小。这为液压冲击器减少配合间隙泄漏冲蚀的设计提供了参考。

面向航空铝合金薄壁深腔构件的冲击液压成形工艺优化

为实现冲击液压成形下LY12铝合金薄壁深腔构件的一道次成形,采用响应面法结合冲击液压成形实验进行成形中的工艺参数优化研究。以减薄率和贴模率为响应量,压边力和冲击压力为优化变量,建立响应量与优化变量间的响应模型。选择中心复合设计法进行实验设计,通过Design Expert 12软件设计实验方案,分别建立关于减薄率的一阶响应模型和关于贴模率的二阶响应模型。优化结果表明当压边力为1.443MPa、冲击压力为12.594MPa时可满足减薄率和贴模率优化条件。通过验证实验得到的筒形件其减薄率和贴模率与预测值相对误差不超过5%。研究结果表明建立的响应面模型准确性和预测性良好,采用优化后的工艺参数成形的筒形件满足减薄率和贴模率要求。

综采支架液压系统动态特性研究及改进设计

综采工作面液压支架工作中常存在支架初撑力不足、移架速度慢等问题,目前大多基于支架液压系统的稳态运行规律,采用增大泵站流量、降低压力损失等方案来解决,对液压系统动态特性的研究较少。建立了综采支架液压系统动力方程,理论分析了支架初撑力和移架速度相关的液压系统动态特性和乳化液管路系统的液压冲击特性,得出立柱或千斤顶的近似空载运行和长距离管路液压冲击是造成支架液压系统压力大幅下降波动的主要原因。揭示了支架液压系统液压冲击的发生机理为电液换向阀突然启闭和立柱触顶加压。通过现场实测数据和AMESim仿真验证了理论分析的正确性。提出了综采支架液压系统改进方案,在支架上设置多个蓄能器,新增液控单向阀和电液换向阀控制液压系统蓄能器在不同移架阶段的充放液方式,利用蓄能器的瞬时大流量特性和长距离管路液压冲击压力峰值产生的超压作用来提升支架初撑力。仿真结果表明,改进系统能够有效提高液压支架的初撑力和移架速度。

基于响应面法的大曲率半径TC4钛合金板材零件冲击液压成形回弹实验研究

以大曲率半径TC4钛合金板材零件为研究对象,依照响应面法设计实验,对零件进行冲击液压成形回弹实验研究,制定了用于描述大曲率半径零件回弹的评价指标,获得不同工艺参数下TC4钛合金板材的回弹量。研究了气压、压边力以及不同曲率半径模具对TC4钛合金板材冲击液压成形回弹量的影响规律,并建立了回弹量的响应模型,得到了最佳工艺参数组合。结果表明,相比于准静态成形,冲击液压成形能够显著减小钛合金板材零件的回弹量。同时发现,回弹量随着气压和模具曲率半径的增加而减小,压边力对回弹量的影响不明显。当气压超过一定值时出现负回弹,而且模具的曲率半径越大,负回弹的绝对值越大,压边力越大,负回弹的绝对值越小。

新型管材冲击液压成形装置的设计

针对常规的管材液压成形技术需要昂贵的专用设备及模具、生产效率低等不足,开发了一种简单实用、可在冲床或压力机上使用的管材冲击液压成形装置,可用于薄壁金属管材的自然胀形、轴压胀形和异形截面中空件的冲击液压成形。该装置无需外部高压供给系统和专用液压成形设备,通过撞击轴压头挤压容腔中液体的方式来为管材提供液压力和轴压力。通过设计轴压头的行程和调节溢流阀的溢流压力值等来实现最大液压力和轴向进给量的合理匹配,并以304不锈钢毛细管和H65黄铜毛细管为试验管材做了相关试验。研究结果表明:该装置结构简单、操作方便;可实现最大液压力与轴向进给量的协调控制;合理的载荷匹配能显著地提高管材冲击液压成形的成形性能;H65黄铜毛细管破裂时所需的液压力小于304不锈钢毛细管破裂时所需的液压力。