多楔带轮旋压增厚成形阶段金属流动规律分析

钣制旋压带轮以其重量轻、生产效率高、节能、节材及动平衡性好等优点,在众多领域逐步取代以铸、锻等传统方法加工的带轮,得到广泛应用。本文深入分析了多楔带轮旋压成形特点,将其变形过程划分为增厚及旋齿两个变形阶段;基于增厚成形过程的重要性,采用有限元分析软件MSC.Marc对该过程预成形、腰鼓成形及增厚成形3个工步进行了数值模拟。结果表明,预成形时最大径向拉应变出现在缩径区,该区易产生成形缺陷;腰鼓成形以胀形为主要变形方式;增厚成形时径向应变以正应变为主、轴向及切向应变以负应变为主,体现为径向压缩、侧壁增厚的成形效果。在数值模拟结果的基础上,进行了工艺试验验证,结果吻合良好,验证了数值模拟分析的有效性。

双质量飞轮驱动齿盘旋压增厚成形工艺研究

针对汽车双质量飞轮驱动齿盘外缘为原始板厚的3~5倍的特点,以SIMUFACT软件分析为手段,对双质量飞轮驱动齿盘多道次旋压增厚成形工艺进行研究.基于旋压增厚成形工艺的理论分析,设计出多道次旋压增厚模具并建立了旋压增厚成形有限元模型.以第1道次旋压增厚成形为例,分析了成形过程中应力场分布及板坯的变形情况.同时在板坯表面设置4个测量点分析第1道次旋压增厚成形过程中金属的流动规律,从而总结出第2至5道次的旋压增厚成形规律.以旋轮进给速度、摩擦系数、芯模转速为自变量,进行三因素三水平正交试验,获得最大成形载荷、增厚程度数据.结合灰色理论对双质量飞轮驱动齿盘旋压增厚成形工艺参数进行了优化,在CDC-4S80旋压机上进行了试验,结果表明:在旋压增厚过程中板坯所受径向力最大、切向力次之、轴向力最小;较小的摩擦系数与旋轮进给速度有利于提高零件的成形质量;通过物理试验成功将板坯外缘由3 mm增厚到10.5 mm,验证了该成形方案与灰色系统理论优化的可行性.

多楔轮旋压增厚成形工艺参数优化

利用DEFORM软件建立多楔轮旋压增厚成形的三维刚塑性力学模型,以旋轮受的成形载荷为优化目标,采用正交试验和模拟分析对工艺参数进行优化,研究各工艺参数对成形载荷的影响规律。结果表明,旋轮进给速度对成形载荷的影响最大,正交优化后成形载荷降低26%。采用神经网络和遗传算法对增厚工艺参数进一步优化。结果表明,智能优化后成形载荷降低28%,优化后的工艺参数可用于旋压增厚工艺的实际生产。

电辅助5A02薄壁管缩口增厚成形数值模拟与实验研究

提出了管坯前端通电、后端冷却的电辅助铝合金薄壁管缩口增厚成形方法,建立了电辅助5A02铝合金薄壁管缩口增厚成形有限元模型。为研究管坯通电预热时间、成形时的温度分布以及电流密度对增厚厚度的影响,进行了多组有限元模拟。模拟结果显示,管坯温度沿轴向递增,电流密度与增厚厚度呈正相关关系,并得到了不同电流密度下对应的成形前预热时间。开展了电辅助5A02铝合金薄壁管缩口增厚成形实验,结果显示,实际温度分布与模拟结果基本相符,提高电流密度可加大增厚厚度,获得了增厚比达280%的5A02铝合金缩口增厚管,实验结果与有限元模拟结果基本相符。

铝合金管材侧壁增厚成形极限与失稳研究

薄壁管材在增厚变形时容易向外鼓凸并导致折叠缺陷,因此,起皱失稳是主要的成形缺陷。提出了侧壁内、外增厚成形工艺,分别对管材的内(外)表面进行模具限制,使管材侧壁向外(内)增厚成形。通过有限元数值模拟与实验相结合的方法,对两者的成形稳定性进行对比分析,探究侧壁增厚时产生失稳现象的原因,并研究在两种增厚成形方法下,管材的侧壁增厚规律及成形极限。结果表明:与外增厚及传统镦粗成形工艺相比,侧壁内增厚时成形稳定性明显提高。通过对增厚过程进行追踪,可以发现,侧壁的失稳现象与侧壁的增厚方向以及轴向应力分布有关。通过有限元数值模拟及理论分析,得到了侧壁内增厚成形的无失稳条件,内增厚成形的增厚极限受高度的影响小,受高径比的影响大。

热旋压轮缘对称增厚成形数值模拟及实验研究

在加热条件下通过旋压成形的方法对圆形板料轮缘进行对称增厚,最终得到一种辐板较薄而轮缘较厚的盘形类零件,并借助ABAQUS仿真软件建立有限元模型来研究对称增厚成形过程。结果表明,在热旋压对称增厚成形过程中,径向旋压分力逐渐增大,而轴向和切向方向的旋压分力相对较小。对工艺参数的研究表明,摩擦系数μ和型槽倾角α取相对较小值时有利于成形,而进给比f取相对较大值时会更合适。随着坯料长厚比γ和成形增厚比η的不断增大,旋压对称增厚成形呈现出不同的变形特征。当γ过大时,成形易出现屈曲失稳;当η过大时,成形易出现鼓起失稳。最后,选取了一组合适的工艺参数进行增厚实验,实验得到的成形件与模拟结果吻合,验证了工艺的可靠性。

多楔带轮旋压增厚成形工艺有限元分析及试验研究

针对多楔带轮旋压增厚成形过程中零件上端结构的内侧过渡区材料折叠,基于Simufact平台建立了多楔带轮旋压增厚三维有限元模型,并采用有限元模拟分析变形区材料塑性流动规律和折叠缺陷产生机理,提出使变形区材料在上端局部增厚、下端有效过渡的旋轮结构设计方法。模拟结果表明：应用该方法可有效约束材料流动,使得外壁成形质量得到显著提高,且旋平后圆角处折叠得到消除。根据模拟获得的最优工艺参数组合进行了生产试制,成形后试制件过渡区未出现折叠裂纹,且外壁增厚到3.5 mm,上下凸筋成形较好,因此有限元模拟分析和模具优化思路是可行的。

多楔带轮增厚成形有限元模拟及试验

针对多楔轮的结构特征,结合实际生产提出成形工艺方案。利用DEFORM软件建立旋压增厚成形的三维刚塑性力学模型,基于数值模拟和正交试验获得试验数据,通过分析得出各工艺参数在增厚成形中对成形载荷的影响趋势及影响显著性顺序,并获得最佳工艺参数组合。优化结果经过CAE模拟和试验验证,增厚毛坯的成形质量得到提高,成形载荷大大降低,保护了旋轮和旋压设备。