BTi6431S钛合金盒形件热拉深成形工艺数值模拟

为研究BTi6431S钛合金热拉深成形工艺,本文以某型号飞行器天线盒盖为例,通过设计正交实验方案,先后分别对无压边情况下拉深成形进行了有限元数值模拟,用最薄壁厚减薄率作为描述零件成形结果的评价标准,得出该钛合金件在成形温度为650°C,首次拉深凹模圆角半径11mm、凸模圆角半径7mm、转角半径12mm、拉深高度25mm参数下,最薄壁厚减薄率最小(20.3%)。     

心脏起搏器钛壳的差温拉深研究

心脏起搏器钛壳(TA1或TA2),厚度为0.5毫米,拉深系数等于0.27(m==d/D_0)。由于变形程度较大和钛板的机械特性,用常规拉深法较难成形。经过工艺分析和论证,本零件采取一次差温拉深和一次整形,经过试验证明是成功的。 根据钛板随温度改变的机械特性和拉深变形性质,对拉深件毛料凸缘加热,对筒壁进行冷却,造成凸缘和简壁之间具有较大的温差,提高材料的拉深性。 本文讨论了毛料的两种近似展开方法,並且提出了近似计算的公式。 试验中发现了钛板的平面各向异性的影响,作者从理论和实践上说明了毛料在板料上的正确排样。     

大型瓜瓣形铝合金件拉延成形有限元模拟分析

对大型瓜瓣形铝合金件的拉深所需拉延筋力进行了理论计算,利用商用软件ETA/DYNAFORM对其拉延过程进行了数值模拟,分析了拉延成形中不同压料面形状、压延筋尺寸及布置对零件成形质量的影响,总结了典型口部曲边零件模具设计中压料面和压延筋的设计思路。     

爆炸成形工艺初步研究总结

爆炸成形工艺由于变形速度高,以少量炸药能产生相当于数千吨液压床所能发挥出的压力,适用于耐热合金以及其他工艺方法难以成形的材料,此外,通常需要3—4道工序才能制出另件,来用此法,只要一道工序即可,不但对单件生产(试造),而目对于小批生产亦为适合。对于高速飞机以及火箭制造有特殊重要性。而工艺装备简单,可以为国家节省巨量投资。本文介绍爆炸成形的特点,对塑性变形所用的炸药,工艺装备的各种方案,以及作者实验所用两种工艺装置构造,即利用爆炸气体拉深工艺装置与利用橡胶压制的工艺装置。从拉深试验中,求出四种材料半球形零件成形时所需的气体压力。在橡胶压制中对四种材料进行弯边试验,并与同样材料在100吨液压床橡胶压制进行回跳比较。从实验中掌握此新工艺过程与有关装备的设计,为进一步研究将此种工艺方法应用于生产上打下良好基础。     

基于数控单点渐进成形技术的钣金浮雕字成形

基于数控单点渐进成形技术对钣金浮雕字进行了成形研究,针对成形过程中出现的零件质量问题,分析了材料因素(材料屈强比、板料厚度)、成形参数因素(每层进给量、贴模间隙)、零件特征因素(成形字体特征的宽度、零件圆角半径)和成形方法的影响,在此基础上提出了改进措施,实现了高质量钣金浮雕字的成形.     

杯形件拉深工艺过程中变形区的应力应变分析

用塑性理论求得杯形件拉深成形工艺过程中凸缘部分的应力与应变分布的解析解。由于不需要厚度保持不变的假设，所得结果比现有成果更加符合实际情况。同时还分析了成形过程中的厚度变化情况，分析结果与生产中厚度增加一般不超过30％的实际情况基本吻合。     

板料应力成形极限判据的有限元分析程序

为了解决在板料成形有限元数值模拟中以依赖于加载路径的应变成形极限为判据所存在的问题,以板料塑性变形时所遵循的应力应变转换关系、H ill二次厚向异性准则为计算模型,基于有限元商用分析软件DYNAFORM,开发了用于板料塑性成形工艺的以应力成形极限为判据的有限元分析程序。利用该程序分析了两种拉深件的有限元数值模拟结果,实现了用应力成形极限图作为判据对板料成形极限的预测分析。所开发的以应力成形极限作为判据的有限元分析程序为分析多道次板成形的成形极限提供了新的手段。     

铝合金大厚度薄壁异形件的线切割加工

本文以某飞行器风道零件为例对铝合金大厚度薄壁异形件的线切割加工进行了工艺分析和探讨。提出了机床线架的改造方案和线切割专用夹具的设计方案。在此基础上，对4种规格8件风道零件进行了实际加工，全部产品完全符合图纸要求。最后对铝合金大厚度薄壁异形件的线切割加工得出了几点具有实用价值的结论。     

航空导管先进成形技术的研究进展

针对航空领域对轻量化高性能复杂导管先进制造的迫切要求,系统综述了航空导管精确弯曲成形技术以及多通类导管精确成形技术。航空导管的弯曲技术主要包括常规导管的数控绕弯成形技术、三维导管的自由弯曲成形技术以及超小弯曲半径导管的充液剪切成形技术;多通类导管先进成形技术主要包括液压胀形技术以及T-Drill成形技术。本文从工艺原理、技术优势、发展趋势等方面对航空导管技术进行了系统的阐述和介绍。     

盒形件超塑成形过程中材料流动规律的数值模拟与实验

利用有限元软件MSC.Marc2010对钛合金盒形件超塑成形过程进行了有限元模拟,控制目标应变速率,得到优化的压力-时间曲线,并据此进行实验研究,沿实验曲线分别加载至6个不同的标定压力值(分别为0.5,1.0,1.5,2.0,2.3和2.5MPa)得到成形过程中的零件。测量6个实验零件的外形轮廓和厚度,并分别与相对应的模拟结果进行对比,验证实验与模拟的一致性,并分析整个成形过程中的材料流动规律,得出在自由胀形、底部贴模、充填圆角3阶段盒形件不同区域的应力、应变和变薄率分布,为复杂零件的超塑成形工艺的制定奠定了一定的理论基础。     

基于模糊神经网络的升温超塑性成形工艺参数优化

为了解决恒温超塑性成形工艺效率低的问题，本文提出了一种升温超塑性成形的新工艺方法，并用模糊神经网络对升温超塑性胀形成形的工艺参数进行优化，得出了优化后的TC4钛合金升温超塑性胀形成形工艺的加载曲线，利用优化后的成形工艺参数进行了某航空器用TC4钛合金薄板盒形件的升温超塑性胀形成形试验。试验结果表明：与恒温超塑性成形相比，此工艺可以显著地缩短成形时间，在本文试验条件下每个零件可以缩短成形时间10min，并可改善材料的成形性，获得厚度分布均匀（厚度分布不均匀率〈8％）的成形零件。基于模糊神经网络方法进行成形工艺参数优化的升温超塑性成形方法可在实际生产中应用。     

模具材料对复合材料制件固化过程应变的影响分析

复合材料热压罐固化工艺过程中,制件的固化变形依旧是影响成形质量的重要原因。通过光纤光栅和热电偶相结合的方法对复合材料制件在热压罐成形工艺过程中的温度和应变进行在线监测,研究了树脂基体对制件应变的影响规律,并基于此分析了不同模具材料对制件固化过程应变和固化变形的影响。试验结果表明:树脂与模具是复合材料固化过程应变变化的主要影响因素,在升温/保温阶段,树脂的流动、热膨胀、固化反应等是应变变化的主要原因,而在降温阶段模具收缩对应变变化起主导作用;不同模具材料的刚度、与制件的结合能力以及热膨胀系数的变化会在复合材料固化过程的不同阶段对应变变化产生较大影响。本文获得了不同材质模具试验条件下复合材料制件固化过程中的应变曲线,分析了固化过程中模具对复合材料制件内部应变的影响规律,为深入分析大型复合材料构件固化变形提供了理论支撑。     

带孔件成形过程试验研究

本文采用坐标网目法对带孔件成形过程进行了试验研究。试验所获应变分布表明，带孔件在变形过程中存在拉深和翻边两种变形趋向性，在模具参数和工艺条件完全相同的情况下，其可能的变形趋势与孔的尺寸有关。本文的研究结果可为带孔件成形过程中的变形趋向性分析乃至变形过程控制提供理论依据。     

板料拉伸失稳时的应变路径分析

采用图像识别技术,得到了板料成形试验中极限应变点的成形路径曲线。从成形路径的角度分析了成形极限图的形成,并比较了不同厚度及热处理方式对铝合金LY12塑性变形的影响。将Hill&MK理论与陈胡理论预测的成形极限及其路径与试验值进行了对比,试验结果表明:在板料失稳时淬火铝板的应变路径没有发生突变,而退火铝板在失效前,会产生一段应变漂移现象。理论与试验结果的对比可以看出,对于这两种铝合金材料来说,Hill&MK理论预测的成形极限更为接近实验数据。     

带孔复合材料层板动态拉伸破坏的应变率效应

采用三维Hashin准则作为纤维束损伤判据,根据材料不同损伤模式制定相应的材料性能退化方案,并考虑应变率效应对材料的强度性能进行修正,建立含孔复合材料层合板的渐进损伤分析模型,模拟材料在不同应变率下的损伤破坏过程。通过动态拉伸试验,获得材料在不同应变率下的载荷-位移关系及孔边不同位置的时间-应变关系,讨论了应变率对材料拉伸性能的影响及试件孔边的应力集中情况。有限元分析结果与试验数据相一致,证明了本文所提出分析模型的正确性和有效性。     

各向异性屈服准则对铝合金板深冲起皱预测的影响

基于板料成形深冲过程的数值模拟,研究了不同的各向异性屈服准则(Hill1948,Barlat YLD91和CMTP)对铝合金板深冲成形过程起皱预测的影响,并对模拟结果进行了比较,结果表明:采用不同屈服准则模拟的应力和应变分布有所不同,采用CMTP和Balart YLD91屈服准则比Hill1948屈服准则预测的要高。     

复合纸板力学性能和应变率相关性测试与表征

为了研究复合纸板材料在不同应变率下的力学响应,利用万能材料试验机和高速率拉伸试验机进行了准静态和动态拉伸试验,同时利用高速摄像机和数字图像相关法(Digital image correlation,DIC)记录拉伸破坏过程和应变场。试验结果显示,纸板材料的拉伸力学性能和破坏机制具有明显的应变率相关性。随着应变率的增大,材料的拉伸强度显著增大,断裂应变在中应变率范围内也表现出明显的应变率效应。对比试验结果和3种应变率效应比表征模型的拟合结果,基于Cowper-Symonds表达式的表征模型,能够很好地描述纸板材料在中低应变率下的应变率效应。该模型对薄壁纸管能量吸收性能的模拟和理论研究,以及冲击防护结构设计提供了理论支撑。