轻合金复杂薄壁构件流体压力成形技术新进展

随着新一代航空航天飞行器、高铁和新能源汽车向大型化、轻量化、高性能化、长寿命和高可靠性方向发展,对高性能复杂整体薄壁构件的需求更为迫切。这类构件突出的制造难题是材料难变形,形状复杂,性能要求高。这些难题互相耦合,使得此类构件制造难度极大,超出现有技术的成形极限,为传统成形技术带来巨大的挑战。为了解决以上技术难题,介绍了几种近年来发展的面向这类结构的成形新技术,包括异形截面管件低压充液压形技术、深腔曲面薄壁构件可控多向加压流体压力成形技术、难变形材料薄壁构件热介质压力成形技术。     

基于数控编程的渐进成形模拟复杂刀路构建方法

复杂刀路的构建是金属板料渐进成形的数值模拟中的难点。针对此问题,提出了一种基于数控编程技术的刀路加载方法,可简单方便的在有限元模拟中实现复杂轨迹运动控制。根据该方法的基本思想,编写了渐进成形数值模拟中复杂刀路加载软件,并在ABAQUS软件中成功将该方法实现。     

整体壁板填料辅助滚弯成形的动力显式分析方法

基于动力显式有限元方法,研究了整体壁板填料辅助滚弯成形分析方法。为了评估动力显式方法分析准静态问题的动态效应,引入系统动能和内能的比值作为动态影响误差,给出了确定虚拟加载速度的准则,建立了整体壁板填料辅助滚弯成形动力显式有限元模型,并进行了应力应变分析,最后对显式建模方法进行了验证。由此,为整体壁板结构参数和成形工艺参数设计与优化、成形失效分析等提供了有效的分析手段。     

高强耐热镁合金陀螺仪支架精密锻造工艺

采用数值模拟的方法研究了高强耐热镁合金陀螺仪支架的等温锻造过程,分析了坯料形状、锻造方案对构件成形过程中金属流动行为的影响,根据模拟的结果制定了相应的成形方案,并成功锻造出了高强耐热镁合金陀螺仪支架锻件.对该锻件进行了时效热处理工艺研究,得出优化的时效处理制度为200℃ ×63 h.在该时效制度下,材料的室温抗拉强度达到了371MPa,屈服强度达到243MPa,伸长率达4.1％     

成形极限预测韧性断裂准则及屈服准则的影响

将韧性断裂准则用于预测板材成形极限,通过数值模拟HS钢、IF钢和6111-T4铝合金3种板材在单向拉伸、平面应变和双向等拉等不同应变路径下的变形过程,获得试件中心区域主应变最大单元的应变历史,结合成形极限实验数据计算韧性断裂准则的材料常数;通过对接近平面应变变形路径下的模拟结果与实验获得的网格应变相比较分析了Hill48,Hill90和Barlat89 3种各向异性屈服准则对模拟获得的应变路径的影响.结果表明,Barlat89屈服准则可以较好地描述单元的应变路径;在此基础上比较了几种韧性断裂准则用于预测板材断裂成形极限的计算结果, Cockcroft-Latham准则和总塑性功准则的计算结果比较理想,材料常数的确定也较为简单.      

Ti-15-3环板的翻孔成型研究

针对Ti—15—3环板零件的形状特点,分析了成型工艺的几种可能性,说明了翻孔成型的优点。详细介绍了钛合金环板翻孔成型工艺过程,对成型中遇到的工艺技术难题提出了解决办法,如工艺参数的选取、成型模具的结构设计及零件回弹量的确定方法等。对此类零件的成型生产具有一定的借鉴作用。     

变摩擦控制厚度分布的TC4深筒形件正反向超塑成形

以正反向超塑成形厚度均匀的TC4钛合金深筒形件为背景,采用MARC有限元模拟分析了正反向超塑成形时预成形模和终成形模的表面摩擦系数对成形件壁厚分布的影响.结果表明:合理地增大预成形模的表面摩擦力能显著增加预成形的局部减薄作用,对于提高零件最终壁厚分布均匀性有利.同时,合理减小终成形模的摩擦力,可以使板料褴体变形均匀化,壁厚分布趋于均匀.根据模拟结果,采用机械加工方法增加预成形模表面粗糙度以增大摩擦力,在终成形模表面喷涂润滑剂以降低摩擦力,通过正反向超塑成形实验制得厚度分布在1.50～1.78mm范围内的航天用TC4钛合金深简形件,比普通正反向超塑成形件厚度分布(1.18～2.24mm)有了很大改善.     

Unequal-thickness billet optimization in transitional region during isothermal local loading forming of Ti-alloy rib-web component using response surface method

Avoiding the folding defect and improving the die filling capability in the transitional region are desired in isothermal local loading forming of a large-scale Ti-alloy rib-web component (LTRC). To achieve a high-precision LTRC, the folding evolution and die filling process in the transitional region were investigated by 3D finite element simulation and experiment using an equal-thickness billet (ETB). It is found that the initial volume distribution in the second-loading region can greatly affect the amount of material transferred into the first-loading region during the second-loading step, and thus lead to the folding defect. Besides, an improper initial volume distribution results in non-concurrent die filling in the cavities of ribs after the second-loading step, and then causes die underfilling. To this end, an unequal-thickness billet (UTB) was employed with the initial volume distribution optimized by the response surface method (RSM). For a certain eigenstructure, the critical value of the percentage of transferred material determined by the ETB was taken as a constraint condition for avoiding the folding defect in the UTB optimization process, and the die underfilling rate was considered as the optimization objective. Then, based on the RSM models of the percentage of transferred material and the die underfilling rate, non-folding parameter combinations and optimum die filling were achieved. Lastly, an optimized UTB was obtained and verified by the simulation and experiment.     

K8飞机机身静压盘的选位安装

阐述了机身静压盘选位安装的条件,安装在机身上扰动压力为零的点位处就能探测到真实的大气静压。应用旋成体理论计算了这一点在机身上的位置,实际的安装位置是根据机身的风洞实验数据确定的,经试飞检验使用效果良好。     

单片闭式波形弹簧加工工艺研究

基于有限元ABAQUS软件平台对单片闭式波形弹簧进行了弯曲回弹数值仿真模拟与分析,研究了单片闭式波形弹簧母材厚度与冲压力和圆角处的回弹量与摩擦系数之间的关系,得出了冲压模具设计规范和波形弹簧加工工艺规范,采用该工艺规范制造的单片闭式波形弹簧已经用于无人机发动机之中,该发动机已通过地面试车考核,由此表明:单片闭式波形弹簧加工工艺是合理、正确和有效的。