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.     

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.     

大直径铝合金薄壁管轴压加载数控弯曲成形特性(英文)

实现不起皱条件下管材壁厚减薄的控制,是提高大直径铝合金薄壁管数控弯曲成形极限和质量的关键问题。在管端施加轴向压缩载荷将可能成为实现上述目标的一个途径。在本研究中,基于动力显式有限元法建立了轴压加载数控弯管过程模拟的三维弹塑性有限元模型,并通过多指标正交试验设计,获得了成形参数组合的合理范围,克服了轴压加载弯曲时管端的轴向压缩失稳现象,同时模型可靠性得到了实验的验证。将有限元模型与起皱能量预测模型相结合,研究了轴压加载下大直径薄壁小弯曲半径铝合金管数控弯曲的成形特性。结果表明:(1)管直径越大且弯曲半径越小,弯曲过程中管材的最大切向压应力区被诱发切向拉应力区分割越明显,则轴压加载减小减薄的作用越小,管端发生压缩失稳的可能性越大。(2)与无轴压加载弯曲过程相比,轴压加载下管材起皱可能性在成形前期较大,在成形后期较小。(3)对于尺寸因子小于80的管材,轴压加载减小管材壁厚减薄的作用大于轴压加载增大起皱的作用。     

6061铝合金超薄壁弯管制造工艺及组织性能研究

通过单向拉伸试验建立了材料的本构方程,对6061铝合金板材半片拉深成形过程进行了有限元模拟,研究了摩擦系数与压边力对拉深成形结果的影响规律模拟结果表明:拉深成形时,应采用较大的压边力和较小的摩擦系数,以避免外管的外弧处易出现明显的起皱缺陷;基于模拟结果,进行了6061铝合金Φ202mm×1mm弯管半片拉深成形;最后对半片焊接后的超薄壁弯管进行了耐压爆破试验及关键部位微观组织分析.     

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。     

充液成形技术在航天火箭整流罩成形中的应用

基于充液形成工艺的航天火箭整流罩零件,通过数值模拟的分析与试验结果进行对比,证明了数值模拟可以给试验提供正确方向,也说明数值模拟的准确性。根据现场的试验情况,基于实际制件过程出现的一些缺陷,调整液室压力与压边力加载曲线,根据零件的拉深高度进行合理匹配,最后达到控制整个冲液成形过程的起皱和破裂的问题。实现了充液拉深工艺在大尺寸薄壁整流罩构件上的工艺升级,大大提升了零件的表面质量,从而可以解决传统落压工艺的多道次拉深工序、多道次退火及多道次敲修导致的零件变形与表面质量差等问题,从而保证零件在生产过程中表面质量和成形精度的控制。     

薄壁管数控弯曲过程中失稳起皱的主要影响因素

 针对薄壁管数控弯曲精确成形过程在多因素交互作用下可能发生失稳起皱这一复杂物理问题, 基于起皱能量准则和有限元方法相结合, 提出了预测该过程起皱发生的能量( 数值) 方法, 研究了影响薄壁管数控弯曲成形过程起皱发生的主要因素及影响机制。结果表明, 弯曲半径、相对管径、芯棒伸长量和摩擦因素是影响薄壁管数控弯曲精确成形过程起皱发生的主要因素, 而材料的应力强度系数和加工速度等对起皱发生影响较小。研究结果为薄壁管数控弯曲精确成形过程参数的确定和优化创造了条件。     

高温合金复杂薄壁零件多道次充液拉深技术

充液拉深(HDD)技术是薄壁零件成形的一种有效方法.针对难成形,复杂薄壁结构的某型发动机高温合金板材零件,通过分析锥面自由悬空区的起皱失稳现象,设计了多道次充液拉深结合刚模成形的技术方案,并建立了有限元分析模型.基于有限元模拟和工艺验证试验,研究了预成形高度和终成形液室压力等关键工艺参数对零件最终成形质量的影响,探讨了...     

引入材料参数的弯管中性层偏移解析模型

中性层偏移是表征管材弯曲内外侧不均匀变形程度的关键参数。基于弯管截面力矩平衡条件,建立了引入材料参数的管材弯曲变形中性层偏移解析模型,针对管材数控绕弯和压弯过程对所建模型从多个方面进行了评估,研究了不同几何和材料等管材本征参数下的管材弯曲中性层偏移规律。结果表明:应用于TA18钛管数控绕弯,发现所建解析模型与已有解析方法预测精度相当,但能考虑材料参数影响,且相较于有限元模拟,本文解析模型更接近实验结果;应用于A6063铝合金管和AZ31镁合金管压弯过程,并与Hasegawa解析方法相较,发现本文解析模型能够准确预测拉压不对称对压弯中性层偏移的影响;弯曲半径减小,弯管直径增大,中性层向弯曲内侧移动;拉压屈服强度比减小,厚向异性指数增大,中性层向弯曲内侧移动。     

异型截面轻体构件内高压成形技术

介绍近年来在内高压成形机理、工艺、设备和应用方面的进展情况.针对大截面差管件、弯曲轴线异型截面构件和枝杈管3类工艺给出典型零件缺陷形式、形状精度、壁厚分布及工艺参数对它们的影响.介绍了航空航天器铝合金异型截面件研制和热介质内高压成形探索成果,以及哈尔滨工业大学最新研制的三轴数控内高压成形机,并给出了研制的典型零件及其在航空航天中的应用情况.     

大直径薄壁导管弯曲回弹解析计算

以大直径薄壁导管弯曲成形为研究对象,基于塑性力学全量理论,假设弯管过程中各纤维层只存在单轴应变和应力,并假设弯管过程中管件中性层偏移角和楔形角与弯曲角的函数,进而得到弯管过程应变的计算关系式,而后通过应力应变关系得出应力表达式,通过截面应力积分及微分单元力平衡得出管件弯曲部分与模具的接触正应力及摩擦力,通过边界内力积分计算得出外力,通过弯曲段力平衡及能量平衡计算得出偏移角和楔形角函数表达式中的系数,从而计算得出回弹角,并分析了部分工艺参数对回弹的影响规律.     

大直径薄壁导管弯曲工艺

通过试验和方案论证，制定了合理的弯管工艺，消除了发动机高压涡轮间隙控制装置空气总管弯曲加工时易出现的皱折，压扁及管壁变薄等缺陷。     

大截面Z型材滚弯成形缺陷的数值模拟及试验研究

以控制大截面Z型材四轴滚弯成形中型材局部起皱、扭曲等质量缺陷为目的,利用ABAQUS有限元软件数值模拟大截面Z型材数控四轴滚弯过程,在分析滚弯成形缺陷产生原因的基础上,提出了侧滚轮非对称加载和二次滚弯方式控制成形缺陷的方法。结果表明:二次滚弯方式对起皱缺陷具有较好的改善作用;侧滚轮非对称式加载方式(左侧滚轮高于右侧滚轮),对起皱和扭曲等缺陷具有明显的抑制作用。滚弯试验结果证明,型材滚弯成形的扭曲量相比数值模拟结果误差在10%以内。     

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。     

航空发动机钛合金导管内表面精密研磨试验研究

航空发动机外部导管大都是钛合金弯管,弯管在冷弯过程中产生的内表面缺陷用传统的研磨方法难以去除,是一个技术瓶颈问题。利用磁力研磨加工方法可以实现钛合金弯管内表面的研磨抛光。从航空发动机内部钛合金导管的应用案例出发,解析了磁力研磨钛合金弯管内表面的基本原理,同时分析在设计研磨装置过程中的关键技术问题,在磁场发生源和磁极运动轨迹构成以及磁极形状设计等方面,加以理论解剖和有限元模拟分析,得到了一套较完善的工艺方案,试验结果表明磁力研磨加工方法对弯管内表面缺陷去除起到良好的作用。     

液体成形复合材料力学性能测试方法研究进展

复合材料液体成形工艺(Liquid Composite Molding,LCM)是将液态聚合物在压力作用下注入铺有纤维预成形体的闭合模腔中,液态聚合物在流动充模的同时完成对纤维的浸润并经固化成形成为复合材料制品的一类制备技术。本文先对复合材料液体成形工艺原理进行了简要概述,接着综述了由液体成形工艺制备的复合材料构件的基本力学性能测试方法,其中基本力学性能主要包括拉伸、压缩、弯曲、剪切、开孔拉伸、开孔压缩、层间断裂和抗冲击性能等,并对相关的试验标准进行了比较。最后对液体成形复合材料的力学性能测试方法进行了总结和展望。     

航空发动机薄壁W形封严环动模外压成形

液压成形是复杂薄壁零件制造的一种有效方法。针对某航空发动机的薄壁高温合金W形封严环构件,提出动模外压成形方法,并建立了有限元模型。基于数值模拟和工艺实验,分析了不同成形阶段的变形规律和压缩失稳的控制机理,在此基础上研究了毛坯成形区高度和型腔液压加载路径等关键工艺参数对零件成形结果的影响,探讨了成形过程中环向失稳起皱、型面不对称、材料堆叠等失效形式,提出了优化的参数。结果表明,提出的工艺方法可实现W形封严环的整体精确成形,采用优化的毛坯成形区高度和液压加载路径可获得成形精度较高、表面平滑无褶皱的试件。     

镁合金热介质内高压成形装置及管材成形性能

介绍了镁合金热介质内高压成形装置的基本组成和原理,阐述了镁合金管材内高压成形性能测试方法,并将该方法应用于AZ31B镁合金管材热成形性能评定.所建立的热介质内高压成形装置最高加热温度为315℃.压力为100 MPa,可实现高压热介质的传输和密封、成形件温度和加载曲线控制等.综合分析温度对总延伸率、均匀延伸率和n值等性能参数的影响,所采用的AZ31B镁合金管材的最佳成形温度在150～200℃之间.另外,分流模挤压管材的焊缝性能对内高压成形性能也有重要影响.     

数控喷丸强化与数字化喷丸成形加工技术的应用

德国罗斯勒有限公司为空客A380飞机提供了机身整体壁板制造的数控喷丸强化和数字化喷丸成形设备:欧洲最先进的大型数控喷丸强化设备通过机器人以及整个喷丸系统和零件运动的控制实现对壁板特定区域的喷丸强化;喷丸室尺寸为13.5m×4.5m×6m的大型数字化喷丸成形设备采用可视化计算模拟软件实现全自动喷丸成形加工     

电塑性及电流辅助成形研究动态及展望

航空航天等领域对高性能、轻量化和高功效构件精确成形成性的要求,迫切需要发掘和提高难变形材料的成形潜力。金属等材料在电流辅助加载时塑性提高和变形抗力降低的电塑性效应（EPE）,与传统塑性加工技术相结合发展出的电流辅助成形（EAF）工艺,可望大幅提高材料成形极限和成形质量,是实现难变形材料难成形结构精确成形制造的极具前景的技术。基于EPE测试表征方法的研究进展分析,综述了焦耳热效应、电子风效应及磁效应等EPE作用机理的研究动态,从回复、再结晶、相变及缺陷修复等方面,分析总结了电流处理对材料微观组织和性能的影响规律和作用机制,进而讨论了电塑性拔丝、轧制及微成形等EPE用于成形过程的EAF研究进展。基于上述研究动态分析,总结提出了电塑性机理方面尚待解决的科学难题、EPE驱动EAF工艺创新及工业化应用所面临的技术挑战。