基于覆盖件成形结果的整车碰撞精细仿真

为提高整车碰撞仿真的精度,提出将车身吸能冲压件的成形结果加载到碰撞模型的精细仿真方法。结合某新车型的整车碰撞试验,介绍了将整车碰撞常规仿真模型,通过加载车身冲压件的成形结果,成为符合要求的整车碰撞精细仿真的模型原理、方法,以及整车碰撞精细仿真的流程。试验结果证明,整车碰撞精细仿真的结果更接近于实车碰撞。

基于MPSO-BP模型的小半径弯管成形结果快速预测

选取起皱率、扁平率和减薄率作为小半径弯管成形结果的考察指标,采用1次1因子法对影响因子进行筛选,最终选取管件直径、厚度、芯棒伸出量和芯棒与管件内侧之间的间隙值作为考察的影响因子。利用数值模拟手段针对小半径弯管的考察指标和影响因子建立样本库,并随机选取其中12组作为测试样本,剩余作为训练样本,结合BP神经网络和改进的粒子群算法对预测模型进行训练,构建小半径弯管成形结果快速预测的MPSO-BP神经网络预测模型。利用数值模拟和BP模型对MPSO-BP模型的预测结果进行验证和分析,结果表明MPSO-BP神经网络模型的预测结果可靠有效。

圆弧分布柔性轧辊对鞍曲面成形结果的影响

柔性冷轧曲面是一种新颖、高效、低成本的成形工艺。本文中,应用有限元研究了圆弧分布的柔性轧辊对鞍曲面成形结果的影响。实验数据表明:当辊缝高度为恒量,1050铝合金厚向尺寸从1.8mm增加至2.4mm,同一位置处的有效塑性应变下降,最大值降低39%,横纵向等效变形减小55%。当材料的厚向尺寸为恒量时,随着辊缝高度从1.57mm降至1.51mm,有效塑性应变显著增加,最大值提高27%,横纵向等效变形减小18%。

摩擦润滑对金属定子衬套外高压成形结果的影响

大长径比金属定子衬套成形管件需要保证较高的贴模质量和成形质量,而摩擦对成形管件的成形质量的影响较大。综合考虑成形管件内径、材料性能参数、加载路径和成形压力等参数的影响,建立金属定子衬套外高压成形数值仿真模型,研究摩擦润滑对等壁厚金属定子衬套成形质量的影响。结果表明:随着摩擦因数增大,成形管件轴向材料塑性流动增幅较大,但成形管件中间截面等效塑性应变沿路径的分布规律基本相同,数值变化幅度也较小。综合分析成形管件过渡处对角距离、壁厚分布标准差和相对壁厚误差3项成形质量评价指标,结果表明,管件成形质量随摩擦因数增大而降低,所以在等壁厚金属定子衬套成形过程中,需要尽量改善管件与模具之间的摩擦润滑条件。

成龄苹果树高接换头后快速成形结果的3项关键技术

在陕西渭北（永寿）于1995年以前栽植的果园中，有不少植株因品种不对路（如青香蕉、红玉、金帅、国光等），导致果园产量低、品质差．所产果品出售难，大多果品只能交给果汁厂作为加工原料果。为了改变这一现状。不少果农朋友进行了高接换头，选用优良品种，提高果园效益。根据笔者深入果园发现，在高接换头过程中，出现不少问题。有的去枝太狠。导致地上部过旺生长；有的截面接穗不够。使伤口愈合慢，引起腐烂病的发生；有的高接后结果晚，甚至出现高接衰退病，使植株枯死。要解决上述问题，促进高接树快速成形结果，应抓好以下3项关键技术环节。

难变形金属复杂构件电流辅助流动-分形旋压成形机理研究

针对采用传统多道次切削及插齿工艺所制备难变形金属复杂件存在的工艺流程长、强韧性不足等问题,提出采用电流辅助流动-分形旋压工艺实现此复杂件少无切削的近净成形。以具有“差异壁厚”和“差异结构”的30CrMnSiA合金结构钢复杂构件为研究对象,分析了电流辅助流动-分形旋压成形原理;基于ABAQUS软件建立了电流辅助流动-分形旋压成形有限元分析模型,并对模型精度进行了验证;分析了电流辅助流动-分形旋压成形机理并进行试验研究。结果表明:所构建的有限元模型对电流辅助流动-分形旋压成形工艺的预测精度较高,两种工艺的最大相对误差分别为6.72%和5.63%。电流辅助流动旋压的材料呈现三向压应力状态,在成形末期坯料壁部存在较大的拉应力和拉应变;电流辅助分形成形时,变形材料的应力分布则呈现齿槽材料呈现三向压应力状态,齿顶则为径向拉、其余两向压的应力状态;脉冲电流可降低了材料变形抗力,不仅缩小了流动旋压变形区的危险区,同时也可提高分形旋压时材料向径向填充的能力,进而减弱了齿形填充不满的现象。试验结果表明,电流辅助流动-分形旋压工艺可实现难变形复杂构件的高精度高强韧性制备。

电流辅助硅钢成形中微观组织变化对变形抗力影响的研究

目的探究电流辅助硅钢成形中微观组织变化对硅钢变形抗力的影响。方法设计了不同变形条件下的电流辅助拉伸实验及静态电流对比实验,然后对样品进行电子背散射衍射(EBSD)测试,分析并研究电流辅助拉伸成形对Fe-0.5%(质量分数)Si无取向硅钢晶粒特征、晶界特征及缺陷密度的影响。结果在电流辅助硅钢成形中,硅钢的变形抗力显著下降。在电流作用下,晶粒尺寸小幅增加;晶粒轴比、晶界曲率、三叉结曲率等参数明显增大,晶粒轴比最多增大11%,晶界曲率最多增大71%,三叉结曲率最多增大43%;几何必需位错密度及微观缺陷密度显著减小,平均缺陷密度降低幅度最大达94%。结论在电流辅助成形中,微观组织的变化使硅钢变形抗力降低:晶粒尺寸和晶粒轴比的增大使拉伸方向晶界间距增大;晶界(三叉结)曲率的增大使晶界(三叉结)迁移能力及越过微观障碍的能力增强,且迁移速率增大;微观缺陷密度的降低使试样的系统自由能降低,使硅钢塑性变形趋势增强。

基于熵权综合评价法的T型管内高压成形仿真与优化

为解决T型管内高压成形过程中的支管顶部破裂、壁厚不均匀、支管成形高度过低的问题,提出了一种基于熵权的综合评价法对内高压成形进行多目标参数优化。首先,采用熵权法计算出各工艺参数的权重系数,获得正交试验中评分最高的参数组合。然后,利用综合评价法将多目标优化转化为以综合评分为单一指标的目标优化,通过极差分析得出综合评分最优参数组合。通过两组参数组合对比,得到的最优参数组合为:内压采用先快后慢增压方式;轴向进给方式先慢后快;平衡压力为4 MPa;胀形区摩擦因数为0.01,导向区摩擦因数为0.06。最后,通过试验验证了基于熵权综合评价法获得最优参数组合的可行性,为T型管的高质量成形提供指导。

DP980双相钢CMT增材单道直壁体成形特性

目的研究不同工艺参数下DP980双相钢单道直壁体成形特性。方法采用直径1.0 mm的ER120S-G焊丝,选用Q235钢板为基板,基于冷金属过渡(CMT)增材技术,利用Fronius CMT焊机对DP980双相钢进行增材实验,并对增材试样截面的余高、熔宽、成形高度及成形宽度进行测量和分析。结果对于单道单层增材试样,随着送丝速度从2.5 m/min逐渐增加到8.0 m/min,熔宽与余高皆呈上升趋势,且熔宽的变化幅度较大;当焊接速度从300 mm/min逐步增至700 mm/min时,焊道的熔宽和余高皆呈现出减小的趋势;对于单道多层增材试样,固定其他参数不变,在往复式增材路径下,墙体成形均匀平直,两端尺寸相近,分别为4.7 cm和4.6 cm;固定其他参数不变,当送丝速度和层间温度升高时,增材直壁体试样成形宽度与高度增大。当焊接速度增大时,增材直壁体试样成形宽度与高度减小。结论在单层单道增材制造过程中,通过调整送丝速度和焊接速度的大小,可以有效地控制熔宽和余高,从而确保增材试样的成形质量;往复式增材路径使单道多层增材直壁体的成形更为稳定。单道多层增材试样的成形宽度与高度主要受送丝速度、焊接速度、层间温度的影响。采用CMT增材制造工艺可以实现DP980双相钢的制造,得到良好的成形质量。

基于成形轨迹参数的变截面结构件边缘起皱影响分析

柔性辊压成形带弯曲特征零部件时,板材边缘容易引发起皱,影响成形结构件的产品性能与装配。基于圆弧-直线的成形轨迹,拆分成形轨迹中的特征要素,对于直线长度、圆弧半径、腹板宽度等参数与边缘起皱现象的关系进行探究。采用ABAQUS完成32组仿真实验,采用Python对仿真结果进行后处理,获取边缘起皱值。随后,采用斯皮尔曼相关性系数进行边缘起皱因素分析,并基于起皱因素进行回归预测。实验结果表明,凹弧半径、最小腹板宽度、凸弧半径、腹板宽度差值、最大腹板宽度与边缘起皱呈正相关关系,正相关系数分别为0.03、0.13、0.28、0.34、0.42,说明凸弧半径、最大腹板宽度更容易引起边缘起皱,最大边缘起皱一般发生在凸弧区;而板材直线长度、切线直线长度与边缘起皱呈负相关关系,负相关系数为-0.08、-0.21,切线直线长度的过渡衔接能够有效地降低边缘起皱。现有的轨迹参数对于边缘起皱的回归预测效果不佳,需要进一步补充轨迹特征,增大实验数据集。

飞行器制造工程专业的项目式教学方法探索与实践——以钣金成形原理与工艺课程为例

随着航空航天制造业对人才具备创新力、国际竞争力、实践能力、科学思维的需求不断凸显,传统的知识灌输式教学模式已无法满足培养背景清晰的飞行器制造工程专业“卓越工程师”人才的需求。专业教育水平影响行业发展潜力,因此亟须开展工程教学改革,强化产教融合、科教融合,开展具有启发性、探索性,激发学生主动性的项目式教学。文章分析了飞行器制造工程专业本科教学中存在的问题,总结了航空航天制造类专业产教融合的项目式教学一般过程,并以钣金成形原理与工艺专业课程为例,介绍了项目式教学方法的探索和实践。以学生为中心,通过多个关联课程教学内容与方法的协调,结合产教和科教深度融合的实战项目,引导学生在学中做、做中学。通过理论课上研讨为主、实践课上项目实施的教学方法,培养学生解决复杂问题的综合能力和创新思维。

热处理工艺对1800 MPa级热成形钢组织性能的影响

通过对1800 MPa级热成形钢进行不同热处理工艺的淬火试验,研究了其组织和性能变化。实验采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、拉伸试验机和透射电镜(TEM)等手段,分析了奥氏体化温度、保温时间和冷却速率对材料的影响。结果表明,随着奥氏体化温度从860℃升至970℃,抗拉强度和断后伸长率先升后降,奥氏体化温度较高时,马氏体晶粒增大导致性能下降。过长的保温时间不利于保持高强度,保温420 s比300 s抗拉强度下降约120 MPa。采用奥氏体化温度为930℃,保温300 s,缓冷至750℃后淬火,获得细小的板条马氏体,组织中细小析出物和位错缠结起到强化作用,获得抗拉强度1984 MPa、断后伸长率5.64%、强塑积11.2 GPa·%的良好综合性能。

大型薄壁复杂钛铸件整体成形工艺设计及优化

针对大型薄壁结构复杂的钛合金通道壳体整体铸造成形难、易变形等问题,采用3D打印模型,熔模精密整体铸造工艺成形。设计了平面底盘+顶部冒口的底注式浇注系统;借助ProCAST软件对充型和凝固过程进行模拟和缩孔缺陷预测,根据模拟结果对浇注系统和冒口方案进行优化;优化后模拟结果表明:通道壳体充型平稳,缩孔体积小于0.5 cm^(3)。经试制生产得到化学成分、力学性能合格,表面质量、内部质量符合GJB 2896A-2007 B级,尺寸满足GB/T 6414 CT6级的铸件。

金属板材大深宽比微沟槽特征辊压成形工艺分析

提出一种新型的辊压成形的工艺,对主辅成形辊轮的轮廓设计提出新的设计思路,并对0.1 mm的厚度TA1钛板微沟槽(深度2.5 mm,深宽比86.2%)进行辊压成形的试验,将最大减薄率、最大深度偏差作为评价指标,验证工艺的合理性与科学性。结果表明:辅助成形辊轮在满足挠度(<0.02 mm)的前提下,应尽可能减少辅助成形辊轮的特征数,使其在辊压过程中板材折弯变形而非拉延,其最大减薄率为小于0.4%,深度偏度小于0.5%,配合冲压模具可以对大深宽比的微沟槽成形,而不受拔模角度的影响,此新型成形工艺可以促进金属板材微沟槽产品的产业化。

轻合金钣金件覆层板成形及研究现状

覆层板成形是在成形板一侧或两侧覆上相同或不同材料板材(称之为覆板),成形过程通过覆板改变成形板材受力状态及变形规律,从而进一步提高成形板材的成形性能和成形质量,是复杂形状轻合金钣金件常见成形方法之一。轻合金钣金件覆层板成形过程,覆板性能及对成形板的作用规律是其成形可行性的关键,本文介绍了轻合金钣金件覆层板成形原理,总结了覆板厚度、力学性能及与成形板间的界面摩擦等因素对其成形过程的影响及研究现状,并对存在的问题及发展趋势进行了展望。

齿轮精密塑性成形理论技术装备研究与应用

齿轮是传动系统的核心基础件,被广泛应用于机械、汽车、航空航天装备等领域。齿轮传统制造技术为切削加工,其材料利用率低、加工周期长,特别是金属流线切断,损害齿轮性能,无法满足高端装备发展需求。齿轮精密塑性成形制造技术具有节能、节材、高效和优质等特点,是高性能齿轮技术发展方向。阐述了齿轮精密塑性成形理论方法,分析了国内外圆锥直齿轮、圆柱直齿轮和圆柱螺旋/斜齿轮精密成形技术特点;介绍了齿轮精密成形典型装备及产线,总结了齿轮无切削摆辗精密成形和锻造精密成形应用情况。此外,展示了圆锥螺旋齿轮多自由度包络成形和非圆齿轮锻造成形新方法,为高性能齿轮无切削成形制造技术装备研究与应用提供了参考。

非涡流电磁成形中铝合金板料本构模型建立

非涡流电磁成形是一种新型电磁成形工艺,通过在金属工件上直接施加脉冲电流来代替感应涡流,实现工件高速变形,其速度达到102 m/s,应变率高达103 s-1,该工艺没有复杂的线圈结构,电磁力也更为均匀。针对5052-O铝合金薄板进行了非涡流电磁成形试验及有限元模拟,采用逆向识别方法对Cowper-Symonds和Johnson-Cook高应变率本构模型中的参数进行确定,并预测了5052-O铝合金在高应变率下的流动应力。通过比较模拟与试验中试样标记点的变形高度、厚度及应变,证实了Johnson-Cook硬化模型在描述5052-O铝合金硬化行为时更为精确。最后,基于确定的参数进行了验证实验,实验数据与模拟结果相互印证,证实了模型的可靠性。

内镜下椎间孔成形和椎板间成形对椎间盘、椎体峡部生物力学特性的影响

背景:内镜治疗腰椎间盘突出症较传统开放手术优势明显,为植入工作套管,需切除部分骨质,但目前尚无术中椎间孔成形和椎板间成形两种成形术对腰椎局部结构力学特性影响的研究。目的:比较椎间孔成形和椎板间成形对椎间盘、椎体峡部生物力学特性的影响。方法:取1名健康男性志愿者的腰骶CT图像,建立L_3至骶椎的有限元模型M0。在M0基础上建立L_(5)/S_(1)的椎间孔一级成形模型M1和椎间孔二级成形模型M2、椎板间成形模型M3。施加相同载荷,比较各模型椎体间活动度、椎间盘应力、L_(5)椎体峡部等效应力特性。结果与结论:(1)与M0相比,M1和M2 L_(5)/S_(1)节段的活动度在各方向工况下变化不明显;M2整体活动度在前屈时增加8.60%;M3在L_(5)/S_(1)右侧弯、右扭转时增加8.23%和8.26%,整体活动度在前屈、右侧弯时增加5.39%和5.67%,其余工况活动度无明显变化;(2)与M0相比,M1 L_(5)/S_(1)椎间盘最大应力极值变化不明显,M2在前屈、后伸、左扭转、右扭转时增加11.06%,12.50%,18.32%,15.48%,M3在前屈、后伸、左扭转、右扭转时增加12.22%,19.54%,10.05%,9.97%,其余工况和L_(4/5)椎间盘最大应力无明显变化;(3)与M0相比,M1的L_(5)左侧峡部最大应力在左侧弯时增加12.43%,右侧峡部在后伸、右侧弯、左扭转、右扭转时增加18.38%,13.29%,13.62%,40.00%;M2的L_(5)左侧峡部最大应力在前屈、后伸、左侧弯、右侧弯时增加38.87%,42.63%,16.95%,19.35%,右侧峡部在前屈、后伸、左侧弯、左扭转时增加12.58%,33.70%,12.92%,17.42%;M3的L_(5)左侧峡部最大应力在前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、右扭转时增加67.07%,78.14%,32.33%,62.94%,89.99%;(4)结果提示,椎间孔成形和椎板间成形对脊柱活动度影响较小,椎板间成形和二级椎间孔成形手术节段椎间盘应力极值轻度增加,相邻节段椎间盘应力极值变化不明显,椎板间成形模型手术同侧峡部应力增加明显。

新型电冲击复合锻挤工艺对薄壁高筋构件成形质量的影响规律研究

目的为保证运载装备高功效轻量化的同时,提升其支撑防护结构的成形性能,提出一种铝合金薄壁高筋构件电冲击复合锻挤成形工艺方法,并探究模具下压量、电流密度对铝合金薄壁高筋构件成形质量的影响。方法通过DEFORM-3D仿真软件模拟分析2024-T4铝合金薄壁高筋构件电冲击复合锻挤下材料流动和填充规律,并对仿真分析结果进行电冲击复合锻挤成形试验验证。结果仿真模拟表明:随着模具下行,材料流动和填充难度增加,成形质量下降,不同电流密度对薄壁高筋构件成形影响程度不同。通过不同的电流密度进行试验,得到薄壁高筋构件最佳成形工艺。试验结果表明:当坯料预热至300℃,脉冲电流值为600 A时,成形后构件未见明显的开裂和填充不满等缺陷,成形的筋高提升35.14%,成形质量最好。结论与无电冲击的薄壁高筋构件相比,电冲击复合锻挤成形时构件整体成形性能提升,这是由于构件受脉冲电流焦耳热效应和非热效应的影响,金属流动性增强,成形载荷降低,更容易填充模具型腔。

微型胶囊机器人外壳的淹没式空化射流成形质量分析

目的针对微型胶囊机器人外壳成形的技术难题,提出了一种基于淹没式空化射流冲击箔材的微型机器人外壳成形方法,分析了微型外壳的成形质量。方法基于微型胶囊机器人外壳的特征尺寸设计模具,利用淹没式空化射流试验装置,完成了对T2铜箔的高能冲击成形试验,分析了淹没式空化射流的成形原理,讨论了微型外壳的成形深度、表面粗糙度、厚度减薄率以及纳米硬度。结果在空化射流冲击成形过程中,微型外壳成形深度的增长率随成形时间的延长而减小,最大成形深度可达291.4μm(模具最大深度为300μm);成形后微型外壳表面粗糙度Ra值由0.7897μm逐渐增加至1.0576μm,厚度减薄率为10%~25%,纳米硬度提高了21.78%~46.64%,最大硬度增长率出现在刃口处。结论在淹没式空化射流成形过程中,微型外壳的成形深度与模具的相当,微型外壳表面存在小幅度粗化现象,成形后减薄率降低,纳米硬度大幅提高,抵抗外界破坏能力提高。