温宏杰[1]2015年在《夹钳轨迹计算及异形截面铝合金型材拉弯研究》文中研究指明拉弯作为一种重要的弯曲成形技术,具有回弹小,质量好的优势,易于成形大型复杂结构件。基于夹钳运动轨迹控制的拉弯成形是一种高效的数值模拟方法,具有设计周期短、成形精度高、稳定性好、适用范围广等优点,迎合了国际化市场高效率、低成本的要求。本文根据P-M-P型材拉弯模式,设计了不同类型拉弯件成形过程中夹钳的运动轨迹,利用有限元模拟软件分别对二维拉弯和叁维拉弯进行模拟研究,并分析不同的成形参数对两种拉弯件成形质量的影响规律。具体内容如下：(1)建立型材拉弯有限元模型,根据推导的夹钳轨迹设置边界条件,进行单向拉伸,建立6005-T4材料模型,采用显式算法,同时利用有限元模拟证明了采用双精度计算方法能够避免刚性夹钳变形问题。(2)根据P-M-P型材拉弯模式,设计开发四种不同类型拉弯件夹钳运动轨迹,包括定曲率拉弯件成形轨迹、分段曲率拉弯件成形轨迹、连续变曲率拉弯件成形轨迹、空间曲率拉弯件成形轨迹计算。同时,为避免型材底面逆向变形,减小回弹,引入包覆拉伸量,设计型材拉弯轨迹改进算法。(3)针对二维分段式曲率拉弯进行有限元分析,研究预拉伸量、包覆拉伸量、过渡区长度、拉弯速度等工艺参数对截面畸变、回弹等成形缺陷的影响规律。并分析补拉伸量、填充压强、空腔实体填充方法对成形缺陷的抑制作用。结果表明：增大预拉伸量、包覆拉伸量、补拉伸量能够减小回弹；型材内部填充实体能够大大减小各表面截面畸变。对二维分段式曲率拉弯进行试验,试验结果与数值模拟结果基本吻合。(4)研究叁维空间型材拉弯中,预拉伸量、包覆拉伸量、过渡区长度、补拉伸量等工艺参数及空腔实体填充方法对截面畸变、回弹等成形缺陷的影响规律。结果表明：型材回弹量随预拉伸量、包覆拉伸量、补拉伸量增大而减小；增大过渡区长度、减小包覆拉伸量,能够减小截面畸变；空腔型材内部填充聚酯能够有效地抑制型材的截面畸变。
卢睿[2]2014年在《型材拉弯成形仿真及精度控制研究》文中研究说明随着世界经济一体化，市场竞争日益激烈，面对国外先进产品的挑战，我国的车辆、飞机制造业亟需提高制造精度、缩短研发制造周期和降低制造成本。拉弯成形是一种重要的弯曲成形方法，可以有效减少回弹，实现型材的高精度弯曲，被广泛应用于汽车、轨道车辆、航空航天等领域。采用拉弯成形生产的零件一般精度要求较高，采用传统的试验法已经不足以对复杂截面型材的成形过程进行指导。目前实现计算机辅助与实际拉弯加工相结合，研究不同截面型材的拉弯成形性，进而优化拉弯工艺参数逐渐成为目前拉弯研究的热点。本文介绍了型材拉弯的基本原理，对加载模式为P-M-P的型材拉弯工艺进行理论研究：基于双线性强化模型，分别分析了型材小曲率拉弯和大曲率拉弯在不同阶段下的截面应力应变分布关系，并推导了型材在拉弯卸载后的弹性回复关系式。利用ABAQUS模拟软件建立张臂式拉弯有限元模型，研究了角形截面铝合金型材的拉弯成形性。分析了型材壁厚、立边高度、包覆拉伸量和拉弯半径对回弹和截面畸变的影响规律。本文以某地铁铝合金门立柱拉弯构件为实例，基于有限元技术对其成形工艺进行了仿真分析。确定成形缺陷的产生原因，优选工艺参数和成形方案，对实际生产具有一定的指导意义。此外，针对铝合金型材拉弯时延伸率不宜过大导致卸载后回弹超标的问题，本文基于模具回弹补偿原理，利用CAD/CAE技术优化模具型面，使其工件成形精度得到进一步改善，实验结果显示，优化后构件轮廓精度得到提高。
张学广, 刘纯国, 张石磊, 刘学之, 李湘吉[3]2015年在《轴向非对称中空型材拉弯过渡区长度优化》文中提出为探究过渡区长度对型材拉弯成形的影响,以高速列车用典型轴向非对称铝型材为对象,选取4种不同过渡区长度进行拉弯研究.利用数值模拟对比分析了成形后零件的应力应变分布、形状误差、回弹、截面畸变和空间扭转,并定义成形缺陷指数表征综合成形效果.结果表明,随着过渡区长度的增加,型材成形后的形状误差和回弹明显减小,但是截面畸变和空间扭转增大;成形缺陷指数表明,过渡区长度为200 mm时型材拉弯成形综合缺陷最小,利用0.618法优化了过渡区长度.在张臂式拉弯机上进行实验验证,测量结果和数值分析规律相吻合.
刘学之, 张石磊, 李世涛, 刘纯国, 张学广[4]2015年在《中空铝合金型材拉弯成形工艺研究》文中指出拉弯成形工艺具有成形精度高、回弹量小、生产效率高的优点,对轨道列车端顶弯梁进行拉弯数值模拟与成形实验。利用数学解析法计算得到了型材拉弯过程中夹钳的运动轨迹,并定义了型材拉弯过程中典型的成形缺陷。利用有限元模拟对比分析不同选材和工艺参数下成形后零件的应力分布、回弹、截面畸变和空间扭转。研究结果表明:选用ENAW-6005-T4材料可以避免型材拉弯过程中的断裂;采用预拉0.5%和补拉1.5%的加载组合时,型材的卸载回弹量最小;采用1.5 MPa的填充压强可以有效地抑制型材外壁的内凹;改善摩擦条件可以减小成形后的空间扭曲。采用优化后的工艺参数进行了实验验证,测量结果和数值分析规律相吻合。
李学贞[5]2013年在《薄壁型材多点拉弯过程的数值模拟》文中认为铝合金型材是一种常见的轻量化合金材料，力学性能好、重量轻，被广泛应用于车辆制造、航空航天等相关行业。拉弯成形是铝合金型材的主要成形方法，成形后的零件回弹小、表面质量好。但是传统的拉形模具生产成本高、制造周期长，无法适应现代化生产的柔性化、数字化需求。多点成形技术将传统的成形模具离散为一系列紧密排列的基本体冲头，通过自动调整冲头高度快速改变成形模面形状，用于不同几何形状零件的成形，从而实现板料成形的柔性化。利用多点成形的离散化思想，用多点可变模具代替拉弯成形中的实体模具，可以实现铝合金型材的多点数字化拉弯成形，降低生产成本，实现型材从设计到制造过程的数字化、柔性化。本文以典型的薄壁矩形型材作为研究对象，研究多点拉弯成形的可行性、以及主要成形参数对零件成形质量的影响规律。所做主要工作如下：针对型材拉弯过程的受力特点，对拉弯成形叁个阶段分别进行了力学分析，总结了各自的变形特点。推导了聚氨酯橡胶弹性垫的本构关系，建立了多点拉弯成形的有限元模型，分析不同加载路径对成形质量的影响，研究位移施加点对成形结果的影响规律，找到了型材拉弯成形的最佳施力点。分别研究了整体模具、多点模具下型材拉弯过程中的回弹及截面畸变缺陷的产生机理，探讨了充压大小对截面畸变的影响规律以及预拉量和补拉量对最大回弹的影响规律，结果表明多点拉弯工艺可以用于铝合金型材拉弯。在薄壁型材多点拉弯成形中，内充压强越大，截面畸变越小，超过合适充压后，畸变增大；拉弯半径、型材壁厚越大，畸变越轻微；型材宽高比越大，需要的内充压强越小；零件的回弹量随着预拉量、补拉量、弹性垫硬度以及型材壁厚的增大而减小，随着弹性垫厚度、拉弯半径的增大而增加；但是当预拉量和补拉量达到某一定值后，回弹不再变化。缺陷抑制方面，探讨了充压、填充橡胶和两者结合对截面畸变的影响；分析了不同截面型材的畸变规律，找到了各自的合适充压；找到了成形精度最好时所需弹性垫厚度；推导了预拉量、补拉量、成形曲率和型材壁厚与最大回弹间的数学关系表达式。
刘天骄[6]2016年在《挤压型材拉弯回弹预测与补偿方法研究》文中指出拉弯成形工艺能成形屈服比高的弯曲零件且加工精度高、回弹小,在航空、航天、武器装备、汽车等交通工具的构件制造中广泛应用。随着新材料的引入、新工艺的提出,以及高端装备大运力、低能耗和长寿命的要求不断提高,新形势下的拉弯成形面临以下难题:高性能材料,如高强铝锂合金和钛合金挤压型材室温变形抗力大、成形极限低,导致冷拉弯回弹大,成形过程型材极易断裂;新淬火态铝合金析出硬化,导致回弹随时效时间变化,成形质量不稳定;热拉弯成形能有效的攻克高强度材料冷拉弯成形难题,然而,其多场耦合机理和工艺控制方法有待研究。本文围绕挤压型材拉弯回弹预测与补偿难题,采用解析、模拟和试验相结合的方法,针对材料参数、工艺参数和温度条件的回弹影响,建立了拉弯回弹力学基础模型、加载过程有限元仿真模型、多场耦合的拉弯回弹预测模型以及多因素耦合的响应面模型,在此基础上,建立了回弹补偿算法,实现拉弯成形的回弹稳定控制。研究内容和创新性成果如下:1)从回弹产生的内因出发,针对型材材料性能、弯曲半径和截面尺寸多变的特点,提出了材料参数影响的型材拉弯回弹预测基础模型。首先,建立了应变、应变率、温度、时效时间相关的统一材料本构模型,用于表征材料应变硬化、时效硬化、应变率硬化和高温软化行为;然后,基于虚功原理,考虑截面中性层移动和摩擦影响,运用变分法求解截面位移函数,建立了型材拉弯回弹力学模型;最后,通过试验验证了模型的精度,在此基础上建立了材料性能和几何参数耦合的拉弯回弹响应面模型,显式的表达弹性模量、硬化指数、屈服强度、截面尺寸、弯曲半径和角度等参数耦合影响的回弹率变化规律。上述方法解决了新型铝锂合金型材拉弯回弹难以预测的难题,为工艺参数的影响建模和回弹补偿提供了基础模型。2)针对位移控制拉弯加载过程面临的材料、几何和边界条件非线性难题,提出了工艺参数影响的型材拉弯加载过程建模方法。首先,基于上述回弹预测基础模型,考虑预拉伸、弯曲和补拉伸叁个阶段的加载过程,建立了位移控制拉弯回弹力学模型;然后,针对位移控制型材拉弯复杂加载过程,引入连接单元的夹钳轨迹建模方法,提出了一般引导线外形的轨迹算法,进而建立了位移控制拉弯的有限元模型,仿真回弹;最后,针对新型铝锂合金和铝合金型材拉弯成形试验对模型进行了验证,在此基础上建立了预拉应变、补拉应变和摩擦系数耦合的回弹响应面模型。上述方法改善了位移控制拉弯轨迹控制方法在成形模拟过程中截面畸变的问题,同时适用于一般引导线外形的拉弯回弹仿真。3)针对电热转台式拉弯过程面临的多工序、多场耦合复杂难题,提出了温度条件影响的电热拉弯多场耦合建模方法。首先,基于热力学和弹塑性力学原理,建立了电热拉弯回弹力学模型,揭示了型材电热拉弯多场耦合的回弹机理;然后,建立了电热拉弯成形的顺序耦合有限元模型,包括电热传导分析和热应力分析,仿真其温度分布和回弹变形。最后,通过Ti-6Al-4V钛合金电热拉弯成形试验对模型进行了验证,在此基础上,针对型材初始加热温度、补拉伸时间间隔和初始模具温度等重要影响参数,建立了工艺参数和温度条件多因素耦合的热拉弯回弹响应面模型。上述方法改善了电-热-力完全耦合模拟好耗时长,计算成本高的问题,同时保证了热拉弯回弹预测精度。4)针对材料参数、工艺参数和温度条件影响的拉弯回弹补偿难题,提出了多因素耦合影响的型材拉弯回弹补偿方法。首先,提出了型材拉弯叁种断裂模式的极限解析模型和拉弯断裂仿真建模方法,预测极限弯曲半径,指导回弹补偿。然后,针对回弹的材料参数、工艺参数和温度条件的复杂影响,建立了拉弯回弹补偿算法和可补偿性分析方法,提出了工艺和温度补偿的回弹稳定控制方法。最后,针对铝合金型材拉弯的工程实例,进行模具回弹修正设计,试验验证了回弹补偿方法。上述方法解决了新淬火拉弯回弹随时间变化的补偿问题,同时保证了补偿精度。全文以挤压型材拉弯成形为研究对象,成功解决了其回弹预测、回弹补偿与回弹稳定控制技术难题。研究成果应用于ARJ21和C919客机机身框缘类零件精确制造。
周贤宾, 刁可山, 李晓星, 金朝海[7]2006年在《闭截面型材的拉弯成形性》文中研究指明拉弯是型材的基本成形方法.截面畸变是型材拉弯成形中的常见缺陷,并对型材的回弹和变薄有交叉影响,型材拉弯成形性的分析评估远比板材成形复杂.提出了型材拉弯成形性的概念,建立了矩形截面型材拉弯成形性分析模型,基于有限元数值模拟研究了截面结构、相对高度和壁厚分布等几何参数对拉弯成形性的影响规律,从提高拉弯成形性出发提出了型材截面优化设计的原则.
王敏[8]2017年在《不锈钢车顶弯梁拉弯成形数值模拟》文中提出轨道交通具有运输量大、节能环保、速度快等一系列优势,我国已将轨道交通作为重要的发展计划。拉弯成形技术在轨道车辆的生产中被大量的应用,其主要原因在于型材通过拉弯成形后截面畸变小以及回弹量小等优势。拉弯成形工艺主要有解析计算法、实验分析法和有限元数值模拟分析,其中使用有限元模拟法可以缩短生产周期,提高成形质量和材料利用率,降低成本。本文主要研究某轨道车辆SUS301L-DLT不锈钢车顶弯梁的拉弯成形,利用解析计算法和ABAQUS有限元模拟软件对型材拉弯成形的过程进行分析研究,分析不同的工艺参数对拉弯成形中出现的截面畸变和回弹的影响规律,找出最优工艺参数,并通过试验加以验证。本文首先研究了模具立边深度、包覆拉伸量以及挡板间隙在加载过程中对截面畸变的影响。初步选择模具立边深度为18.5 mm、包覆拉伸量为7.5%的情况下进行模拟,发现模具深度为18mm时,型材弦边平直,立边轻微内收,偏移量为0.14mm,符合生产要求,模具深度过大或过小都会对截面产生不同程度的畸变;在确定模具立边深度为18mm后,接着分别模拟了包覆拉伸量为2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%对截面畸变的影响,得出包覆拉伸量过多会使型材立边内收,弦边翘曲,包覆拉伸量过小会使型材立边外翻,最后结合回弹和截面畸变,确定最优包覆拉伸量为7.5%;最后研究了挡板间隙对截面畸变产生的影响,分别取挡板间隙为0mm、0.5mm、1mm、2mm进行模拟,发现间隙过小时,拉弯过程中摩擦力增大,型材弦边产生塌陷,导致截面精度不高;间隙过大时,型材立边出现外翻,最后确定最佳挡板间隙为0.5mm。拉弯结束后,卸载时由于回弹,导致弯梁的截面出现扭曲的现象,因此模拟分析研究了预拉量、补拉量和包覆拉伸量对回弹的影响规律,进行了多组的模拟研究,分别分析了弯梁大弧段、小弧段以及侧面弯曲的变化规律。结果表明,弯梁的回弹量随着预拉量的不断增大而逐渐减小,并且截面扭曲缺陷有所改善,但效果不明显。弯梁的回弹量随着补拉量的不断增大也逐渐减小,特别是弯梁的侧面弯曲随补拉的增大效果得到明显改善。弯梁的回弹量随着包覆拉伸量的不断增大而逐渐减小,效果比较显着,包覆拉伸量是实际生产中有效控制回弹的主要方式之一。由于进一步加大拉伸量会导致型材被拉裂,所以还需通过补偿法来修正模具,从而校正型材的轮廓精度。根据模拟得到的最佳工艺参数及修正后的模具型面补偿量,采用张臂式拉弯机进行了拉弯试验。弯梁成形精度良好,与模拟结果十分吻合,并达到生产要求。以上结论的取得为车顶弯梁的拉弯成形工艺提供了明确的理论指导和试验依据。
胥少东[9]2008年在《B299轿车门框拉弯工艺研究及数值模拟》文中认为拉弯是一种重要的塑性成形工艺,广泛应用于飞机和汽车弯曲件的成形。影响拉弯的因素很多,但回弹一直是影响型材拉弯成形质量的重要因素。随着塑性成形有限元模拟技术的发展,使用有限元模拟方法分析工艺参数对拉成形质量的影响得到了越来越广泛的应用。很多学者使用有限元模拟方法对塑性弯曲成形工艺进行了研究分析,因此本文采用该方法对拉弯成形进行了研究。本文对拉弯技术的国内外研究现状及主要研究方法进行了深入的分析;对各种拉弯方法的加载和控制过程进行了详细说明;对拉伸弯曲的基本原理进行了论述,其中重点说明了拉弯回弹量的计算及参数确定方法。针对B299轿车门框这一工件,依据上述的理论分析,将叁次B样条曲线的概念与CAD软件系统相结合,用AutoLISP语言编程,得出了成形此工件的拉弯模的外形线,进而绘制出了整个拉弯模。在对拉弯模的叁维空间几何特征进行分析的基础上,制定了此工件的拉弯成形工艺,并在设备调试过程中对拉弯模和成形工艺做了进一步的完善。在理论分析的基础上,本文采用弹塑性有限元法,建立了张臂式拉弯有限元模型,分析了预拉力、摩擦系数对拉弯回弹量的影响规律。并对补拉力、弯曲半径、型材截面形状对回弹的影响规律作了介绍。另外本文通过建立转台式拉弯模型,模拟并分析了拉弯成形中出现的起皱、截面翘曲等几何缺陷,获得了截面翘曲量随时间的变化规律。通过对不同典型工况下的有限元分析,得到了弯曲半径、预拉力对截面畸变的影响规律。本文的研究方法和研究成果对拉弯工艺和设备的设计与优化,拉弯成形零件的质量和成形效率的提高,以及拉弯技术的发展,具有重要的理论和实际意义。
马晓安[10]2013年在《典型型材拉弯理论分析与实验研究》文中指出拉弯是弯曲塑性加工中一种特殊成形工艺，其成形原料多为金属型材，因该工艺成形回弹小，精度高，加上型材成型件重量轻、强度高、美观，成形零件被广泛应用于航空航天、火车、汽车等领域。这些领域一般对成形质量、精度要求较高，而质量、精度的高低又与回弹量的大小直接相关，所以型材拉弯成形时对回弹的精确控制就显得十分重要。本文主要通过理论解析，数值模拟，实验分析叁种方法对两种典型型材的拉弯回弹进行了研究，分析总结了预拉力、补拉力、拉弯半径等参量对回弹的影响规律，为型材拉弯回弹的精确控制奠定了理论基础。首先，对Π截面型材和板材进行了拉弯回弹理论解析，从理论上给出了相对回弹半径和回弹角随预拉力的变化规律。其次，通过模拟软件ABAQUS对两种典型型材进行了拉弯成形仿真模拟，分析了预拉力、拉弯半径、补拉力对回弹的影响，得到了半径和角度的回弹变化值。通过对模拟模型中型材受辊压区域材料进行修正来分析研究型材因加工时效硬化对拉弯回弹的影响。最后，在拉弯实验装置原有的基础上设计了液压系统和力传感装置，通过拉弯数据采集系统对拉弯过程中的预拉力进行了数据采集，实现了对两种型材的拉弯实验，获得了较为准确的实验结果，验证了理论和模拟结果的正确性和可靠性。本文的研究内容对于工厂中Π截面型材拉弯生产起到了一定指导参考作用，为型材拉弯回弹的精确控制提供了有效的理论方法，具有一定的理论与实际意义。
参考文献：
[1]. 夹钳轨迹计算及异形截面铝合金型材拉弯研究[D]. 温宏杰. 吉林大学. 2015
[2]. 型材拉弯成形仿真及精度控制研究[D]. 卢睿. 吉林大学. 2014
[3]. 轴向非对称中空型材拉弯过渡区长度优化[J]. 张学广, 刘纯国, 张石磊, 刘学之, 李湘吉. 哈尔滨工业大学学报. 2015
[4]. 中空铝合金型材拉弯成形工艺研究[J]. 刘学之, 张石磊, 李世涛, 刘纯国, 张学广. 锻压技术. 2015
[5]. 薄壁型材多点拉弯过程的数值模拟[D]. 李学贞. 吉林大学. 2013
[6]. 挤压型材拉弯回弹预测与补偿方法研究[D]. 刘天骄. 西北工业大学. 2016
[7]. 闭截面型材的拉弯成形性[J]. 周贤宾, 刁可山, 李晓星, 金朝海. 北京航空航天大学学报. 2006
[8]. 不锈钢车顶弯梁拉弯成形数值模拟[D]. 王敏. 吉林大学. 2017
[9]. B299轿车门框拉弯工艺研究及数值模拟[D]. 胥少东. 燕山大学. 2008
[10]. 典型型材拉弯理论分析与实验研究[D]. 马晓安. 燕山大学. 2013