基于移动网格法的流动旋压快速仿真方法研究

目的针对筒形件流动旋压有限元仿真中因网格模型规模庞大而导致的计算极端耗时问题,提出一种基于移动网格法动态控制网格密度的高效仿真算法,并验证该算法的高效性与可靠性。方法移动网格法包括局部加密全六面体网格的动态重构与新旧网格间的数据传递两部分。针对平滑过渡的局部加密网格构造提出了维度分离弹簧比拟法以快速动态重构,并采用三次样条曲线来精确描述工件的几何形状以保证网格重构过程的一致性。在数据传递过程中,为避免冗长的邻域搜索步骤,采用自适应反距离加权插值算法提升传递效率。根据上述算法,设计编制了基于动力显式有限元求解器ABAQUS/Explicit的移动网格法插件,以实现快速仿真模型的连续计算。结果基于移动网格法插件,建立了单旋轮筒形件流动旋压的快速仿真模型。与全加密网格相比,采用移动网格法的仿真模型可在获得精确几何形状的同时提速2~4倍。结论所提出的算法可实现筒形件流动旋压的高效仿真,同时可结合并行计算进一步提高仿真效率。

TC4合金流动旋压三维弹塑性有限元模拟

应用有限元软件MSC.Marc,建立了TC4合金筒形件流动旋压的三维弹塑性变形力学模型。研究了三轮同步热反旋过程中的三维变形图,管坯表面应力、应变以及旋压力分布规律。这对于优化TC4管材旋压工艺和缺陷的科学预报有重要的指导意义。

带筋薄壁筒体类构件流动旋压技术研究进展

带筋薄壁筒体是航天器主体结构件,其整体化制造结构是提升大型航天装备轻量化水平的有效途径。金属旋压技术作为一种近净局部成形方法,是制造高精度带筋薄壁筒体类构(零)件的一种先进技术。重点介绍了旋压成形技术应用于内齿轮零件、带纵向筋薄壁筒体和带交叉筋薄壁筒体的加工理论、技术和工装方面的研究成果,同时,为实现高筋薄壁筒体类构件整体化制造,也介绍了塑性成形-增材制造相结合的复合制造技术的研究现状,并对带筋薄壁筒体类构件整体化制造技术的未来发展方向进行了展望,旨在为我国大型航天复杂薄壁铝合金筒体类构件制造技术发展提供借鉴。

旋轮结构对高强钢筒形件流动旋压成形影响规律研究

基于ABAQUS/Explicit平台建立了DP600高强钢筒形件流动旋压有限元模型,获得了旋轮成形角、旋轮圆角半径对壁厚偏差和椭圆度的影响规律,并进行了试验验证。结果表明:壁厚偏差随旋轮成形角的增大而增大、随旋轮圆角半径的增大而减小;椭圆度随旋轮成形角和旋轮圆角半径的增大均呈先减小后增大趋势。最佳的旋轮型面参数组合为:旋轮成形角αρ=25°、旋轮圆角半径rρ=3mm,此时旋压件壁厚偏差为0.045mm、椭圆度为0.16mm。试验验证的结果表明,壁厚偏差的试验值与模拟值的误差仅0.003mm;椭圆度试验值与模拟值误差仅0.01mm。由此可见,所建立的有限元模型及模拟结果具有较高的可信度和准确性。

卷焊筒流动旋压焊缝偏转预测研究

采用数值模拟与实验结合的方法,对卷焊筒流动旋压的焊缝偏转进行了研究。首先,建立了考虑焊缝与母材力学性能差异的卷焊筒流动旋压三维弹塑性有限元模型,并用旋压实验验证了有限元模型的可靠性。模拟与实验结果表明,焊缝偏转后轨迹近似为圆柱螺旋线,可用螺旋角表征其偏转程度。然后,结合maximin拉丁方实验方法设计了均匀实验,再结合回归分析建立了成形参数(减薄率、旋轮进给比、旋轮工作角和圆角半径)与焊缝偏转程度的定量关系,实现了不同成形参数下焊缝偏转程度的预测,预测结果与实验结果吻合良好。

薄壁筒形件流动旋压内筋高度计算方法

通过流动旋压工艺实现了带网格内加强筋薄壁筒形件的整体成形。为了评估成形件的重要设计参数,即加强筋高度,基于平面应变假设和切片模型,考虑了毛坯材料属性和工艺条件,对成形加强筋毛坯材料的变形特点进行分析,并提出加强筋高度的计算方法。最后,开展了单道次流动旋压工艺试验对该方法进行验证。研究结果表明,加强筋高度与毛坯材料屈服强度、毛坯与芯模和毛坯与旋轮之间的摩擦系数以及毛坯壁厚减薄率等因素相关。并得出结论:当减薄率在25%~40%时,应用该计算方法可以较准确地得出横向加强筋的高度;当减薄率在30%~45%时,纵向和网格加强筋高度计算结果误差较小。

LF6合金流动旋压筒坯开裂原因分析

本文主要分析了LF6合金流动旋压筒坯各种裂纹的产生原因.针对LF6合金筒形件室温下反旋成形时出现过几种不同类型的开裂现象,结合理论分析结果,对各种裂纹的产生原因给出详细的解释.结果表明:减薄率过大容易导致筒坯极限开裂并且裂纹方向通常与轴线呈45°角;减薄率过小导致筒内壁产生环向裂纹;隆起过大容易导致零件失稳开裂;旋轮圆角半径过大容易引起筒壁上产生纵向裂纹.这有助于我们进一步认识流动旋压产品裂纹的产生机理,对于优化工艺参数具有指导意义.

DP800高强钢筒形件流动旋压成形过程及旋压力分析

基于ABAQUS/Explicit平台,建立了双旋轮筒形件流动旋压成形有限元数值模拟模型,分析了DP800高强钢筒形件流动旋压成形过程的应力应变分布规律,并研究了旋轮成形角、旋轮圆角半径、旋轮进给比和壁厚减薄率4个关键工艺参数对DP800钢筒形件流动旋压力的影响。结果表明:等效应力和等效应变的最大值出现在旋轮与坯料接触区,已成形区域的应力均匀;工件外表面的等效应变均大于工件内表面等效应变,并沿着厚度方向逐渐减小;各旋压分力大小顺序为:径向旋压力>轴向旋压力>切向旋压力;随着圆角半径、旋轮进给比、壁厚减薄率的增大,各向旋压分力和总旋压力都呈增大趋势;随着成形角的增大,轴向旋压力和切向旋压力呈增大趋势,但径向旋压力和总旋压力呈先减小后增大趋势。

1J50软磁合金筒形件流动旋压成形质量研究

软磁合金筒形件因具有优良的抗磁干扰能力而广泛应用于电磁领域,针对传统制备工艺中零件易漏磁及材料浪费严重等缺点,提出采用流动旋压来实现其近净成形。对冷硬态的1J50软磁合金管坯进行了再结晶退火以获得良好的塑性,随后进行筒形件流动旋压成形试验,以壁厚偏差、椭圆度、直线度和粗糙度为评价指标,分析了进给比、旋压道次对成形质量的影响。结果表明:当进给比为0.4~0.8 mm·r-1时,工件成形质量较好,当进给比大于0.8 mm·r-1时,成形质量急剧变差,因此,综合考虑旋压件的成形质量和生产效率,推荐采用0.8 mm·r-1的进给比进行流动旋压;随着旋压道次的增加,壁厚偏差和粗糙度逐渐减小,而椭圆度和直线度略有增加。

大尺寸薄壁LF6铝合金筒体旋压成形技术

目的研究大尺寸薄壁LF6铝合金流动旋压成形工艺的可行性。方法采用锻件毛坯反向流动旋压技术,通过设计高精度的旋压模具,将模具与旋压机床采用法兰结构形式固定,模具与产品采用固定卡槽形式固定。旋压过程分三道次进行,以控制每道次减薄率,同时每道次采用不同的进给速度和旋压转速;三道次减薄率分别采用24.3%,32.2%,28.6%,进给速度分别采用1.4,1.2,1 mm/r,旋压转速分别采用200,200,100 r/min。结果实现了锻件壁厚由8.2 mm分别减薄到6.2,4.2,3 mm,锻件长度由650 mm增长到840,1250,1800 mm,同时旋压产品的圆度达到了0.2 mm,整个长度方向壁厚公差为±0.07 mm,母线方向直线度为0.2 mm。结论采用流动旋压技术实现了大尺寸薄壁LF6铝合金筒体的加工,解决了大尺寸薄壁LF6铝合金筒体成形的技术难题,同时生产的产品已在型号上得到了应用。

大长径比不等径筒形件旋压成形试验研究

针对大长径比不等径筒形件采用拼焊或车削预制坯后再旋压成形时存在的工艺复杂、成形精度低、产品质量差及生产效率低等缺陷,提出采用板坯卷焊成管坯后,再经过旋压成形的方法来实现其完整近净成形。对零件进行工艺分析后,确定了零件的旋压成形工艺和流动旋压方式;通过试验获得了双旋轮等距旋压道次减薄率的合理范围;采用流动旋压、旋压缩径及旋压翻边等工序,成功地加工出了高精度、大长径比不等径筒形件,使其材料利用率提高了78%以上。

殏国家标准《高强度钢强力旋压 工艺规范》研制的必要性和技术概要

对旋压技术在国防工业中的应用情况、高强度钢强力旋压技术研究现状和旋压装备的发展情况进行了研究。结果表明,旋压技术在航空、航天和兵工等国防工业中得到广泛地应用,旋压装备取得了较大的发展,强力旋压技术具有节能、节材、高效、洁净等显著优点,是制造金属薄壁回转体零件的最优工艺。但是,目前国内强力旋压技术方面的标准还很不完善,因此,有必要研制国家标准《高强度钢强力旋压工艺规范》。介绍了国家标准《高强度钢强力旋压工艺规范》的技术概要,该标准规定了高强度钢产品强力旋压工艺的一般方法,包括工艺内容、工艺准备、旋压成形和旋后处理,该标准的研制有助于加快强力旋压技术在国内的推广和产业能力的提升。

钼金属板材热态强力旋压工艺研究

通过分析蓝宝石单晶生长用旋压钼坩埚的服役过程、钼坩埚的不同部位对蓝宝石生长的作用及影响规律,给出了旋压钼坩埚的失效形式和质量控制要素。通过试验研究旋压载荷因素(旋轮成形角α、旋轮半径Dρ、旋轮尖角半径ρ、旋轮安装角β、旋轮布局)、壁厚道次减薄率ψt、旋轮进给量f、芯模-旋轮间隙δ、主轴转速n、旋压温度、加热方式、退火温度和时间等工艺参数,分析底部圆弧部分外裂纹、底部圆弧部分内裂纹、侧壁部分外表面过深毛刺、口部开裂、侧壁壁厚不足、周向壁厚不均、底部圆角下塌、口部尺寸误差等钼坩埚缺陷的影响因素、形成原因及其解决方法,开发出钼金属板材热态旋压工艺。同时,给出了钼金属旋压过程中显微组织演变规律。