三维自由弯曲成形技术及在航空制造业中的潜在应用

三维自由弯曲成形技术作为金属塑性成形领域近年来一项重要的技术创新,能够实现管材、型材、线材在各种弯曲半径条件下的精确成形,对传统弯曲成形技术带来了巨大的挑战.从三维自由弯曲成形技术的基本原理入手,对三轴、五轴以及基于并联机构的六轴自由弯曲系统的技术优势、关键工艺参数与成形缺陷、相关技术及装备研究进展情况等进行了系统介绍,并对其在航空复杂弯曲构件制造领域的应用前景进行了分析和展望.     

航空导管弯曲成形自动建模与后处理

随着航空导管空间几何形状设计的复杂化,以及对制造精度要求的不断提高,应用有限元分析方法研究最佳弯曲成形工艺已成为一种普遍的选择。研究了典型导管弯曲成形工艺方法的成形原理,分析了导管弯曲成形性能评价指标。同时,为提高导管弯曲成形有限元分析前后处理效率和降低使用难度,使用Python编程语言开发了基于ABAQUS通用型有限元分析软件平台的弯管成形用户自定义界面。开发的用户界面提供了针对导管绕弯和自由弯曲成形的自动前后处理功能,实现了导管弯曲成形性能指标的自动计算和分析报告自动生成的功能。     

钛合金盖板弯曲工艺改进措施

介绍了盖板的弯曲工艺,对普遍存在的钛合金难成形这一科研难题进行了分析,并实施了改进措施,对同类材料的成形加工具有一定的参考价值。     

钛合金板材激光弯曲成形的研究

 对常温下钛合金板材进行了激光弯曲成形研究。分析了激光功率、扫描速度、光斑大小对板材弯曲变形的影响,获得理想工艺参数范围为:功率1 .0～1 .2 k W、扫描速度2～3 m/min、光斑直径6～7mm。同时分析了板材厚度、宽度及扫描次数对材料弯曲变形的影响,为钛合金板材弯曲成形提供了一种新途径。     

异型截面铝合金管件内高压成形

对空心异型截面弯曲轴线铝合金零件内高压成形进行了工艺实验与数值模拟.采用压弯与内高压成形的工艺步骤成形零件,测量了成形零件典型截面的尺寸与壁厚分布,通过数值模拟分析了变形过程中的等效应力与壁厚分布.经检测成形零件外形尺寸与壁厚均符合设计要求,但典型截面壁厚分布不均匀.     

钛合金板料热压弯过程数值模拟

采用有限元软件ABAQUS对Ti-6Al-4V合金板料热压弯成形过程进行了模拟,分析了应力应变分布规律和工艺参数对成形过程的影响。研究表明,压弯过程的变形主要集中在大厚度区域中间位置;当板料表面与模具多点接触后,板料由自由弯曲变为校正弯曲,成形力急剧增大;保压600s时板料最大回弹量和上模成形力分别降低84%和94%。在相同工艺条件下的试验结果验证了有限元模拟的准确性。     

高强钛合金等壁厚弯管制备研究

传统的弯曲工艺由于属于等径弯曲,弯管壁厚存在外侧减薄、内侧增厚的现象。扩径弯曲工艺可以从根本上解决弯管成形中的壁厚不均问题,实现等壁厚,但工艺复杂,成形质量受多种因素影响。高质量钛弯管在要求高强度的同时要求内、外侧壁厚均匀。在理论分析的基础上,进行了高强钛合金热推扩径弯曲试验,研究了成形过程中的金属流动规律,给出了弯曲变形量与扩径量之间的比例关系,制备出了1300MPa级的高强钛合金等壁厚弯管,壁厚相对壁厚公差约为6%。该研究对于钛合金的弯曲加工有一定指导价值。     

弯曲件成形工艺及其模具设计

分析了带有加强筋板的厚板弯曲件的两次弯曲成形工艺 ,并设计了合理的模具结构。     

基于工业机器人的数字化弯管成形技术研究

数字化弯管成形技术作为一种新型全自动管材加工技术,基于目前热门的工业机器人平台,配合弯曲末端装置实现了复杂弯曲构件的柔性成形。基于数字化弯管成形技术原理,建立了弯管机器人成形工艺轨迹及运动过程解析方法,设计并搭建了匹配的弯曲末端装置,使得弯管机器人可以实现管材的数字化弯曲工艺。采用有限元模拟与试验相结合的方法,研究了管件在机器人弯曲成形过程中应力的变化规律,讨论了由机器人运动提供的补料功能,并分析了该功能对于弯曲构件成形质量的影响。结果表明,搭建的弯管机器人成形试验平台及解析方法可以实现管材连续弯曲成形,成形管材最大应力值增大的幅度较小。机器人主动进给补料作用可有效改善弯管壁厚减薄现象。但同时补料也易导致管材弯曲内侧材料发生堆积,试验时较易出现起皱缺陷。未来的研究工作中,需着重开展基于起皱缺陷的机器人运动、弯曲速度等参数的优化研究。     

型材拉弯回弹有限元分析

对两种不同截面的铝型材分别在6种不同拉弯成形工艺中的拉弯过程进行有限元数值模拟,探讨成形工艺、弯曲半径与型材截面形状对拉弯成形后型材回弹的影响。     

基于PAM-TUBE 2G的管材弯曲成形数值模拟分析

管材弯曲成形工艺是飞机制造业中的一种非常重要的加工方法.在实际生产过程中,管材过度减薄或开裂、管材断面形状畸变严重、管材内侧失稳起皱等问题严重影响管材弯曲成形零件质量.PAM-TUBE 2G可以解决在管材弯曲成形工艺过程中模具设计、下料估计、精确成形模拟分析、回弹计算等问题.实例证明了PAM-TUBE 2G用来解决弯管成形工艺模拟是高效的.     

灯罩形状件成形工艺分析及模具的数字化设计

对灯罩形状件进行了成形工艺分析并对其模具实现了数字化设计。通过研究零件的冲压工艺,制定了零件的成形方案。对传统落料与弯曲成形模具进行了结构性修改以适应本零件的落料和压筋工序一次成型的特点。利用CATIA软件建立了模具的三维实体模型,对模具进行了数字化预装配,并用软件检查,排除模具内部干涉,从而提高了模具设计的效率和精度。     

二硅化钼发体件的热弯研究

研究了高温烧结发热体坯体的烧结工艺对热弯的影响,使用SEM观察高温弯曲试样的表面形貌及成分分析,通过表面防护的保护措施,防止高温烧结时发热体坯体的渗碳发生。结果表明,保护性高温烧结工艺的发热体可进行热态弯曲成形,表面没有发现裂纹,试样中的气孔已明显球化。     

某型火箭整体壁板增量压弯成形试验

采用逐点增量弯曲的方法对某型火箭的网格式带筋整体壁板进行了试验研究,获得了正确的工艺路线和工艺参数,满足了壁板的外形检验要求。试验证明,增量压弯成形工艺是成形具有一定曲率外形的复杂结构整体壁板的合理而有效的方法。     

RTM工艺用耐高温树脂研制

以某飞行器透波结构件对材料的要求为背景，研制了可用于RTM成形工艺的耐高温树脂SH。SH树脂100℃下8h后粘度仅200mPa.s，适于RTM工艺成形；该树脂耐热性良好，玻璃化转变温度Tg为269℃，430℃热失重仅为10％；石英纤维／SH树脂腹合材料300℃时的弯曲强度σb＝139MPa，弯曲模量Eb＝9．5GPa，可在300℃以上短时使用。     

增量成形研究进展

重点综述了新型增量成形技术中的4类典型成形工艺,即局部不均匀加载下板面内弯曲增量成形、单点增量成形、多点柔模成形、高速冷滚打成形就其成形原理、工艺、设备及研究现状等方面的研究成果,并提出了这类新型增量成形的研究方向.     

7B04铝合金厚板蠕变时效成形有限元分析

蠕变时效成形是一种针对制造大型飞机整体壁板零件而开发的成形工艺.该工艺基于材料在适当温度下能同时进行人工时效和蠕变,从而引发应力松弛,使得成形后零件的力学性能好且生产成本低.根据试验数据确定了铝合金材料蠕变本构方程中的材料常数,并应用商业化有限元软件ABAQUS分析了7B04铝合金厚板的弯曲蠕变过程及回弹效应.     

CF6-80C/E航空发动机低压涡轮静子封严件工艺优化技术

介绍了航空钣金件加工工艺的优化过程。用CAD/CAM及激光切割技术,对冲压弯曲件进行精确展料,达到冲压弯曲毛料无余量定形、提高材料利用率的目的;用冲压的方法代替激光下料,研究无余量弯曲成形工艺,以取消后续余量加工工序,降低加工费用;通过对冲压工艺和钎焊工艺的技术改进,提高了一次钎焊合格率。     

激光在钣金工艺中的应用

介绍了激光切割、激光冲击成形和激光弯曲成形等三种新型钣金工艺的基本原理、特点及其应用。     

面向对象的钣金成形有限元分析系统开发与应用

建立钣金成形有限元分析系统的最大优势在于建立了标准化的分析流程、工程化的分析参数,简化了分析步骤,提高了效率。每个用户能清楚知道有限元分析参数与实际工程参数之间的逻辑关系,有助于优化工艺参数,提高零件成形质量。但是,目前的钣金成形有限元分析系统还没有完全覆盖飞机全部的钣金成形工艺,特别是还没有涉及与机床轨迹相关的蒙皮拉伸、型材拉弯、导管弯曲工艺,需要在后续工作中不断补充完善。