旋壓成形
關(guān)注創(chuàng)建者：仿真客 創(chuàng)建時(shí)間：2022-10-25
旋壓成形的視頻教程
章節(jié)七、simufact.forming14.0旋壓成形
simufact.forming系列之——旋壓成形 １）旋轉(zhuǎn)/被動(dòng)旋轉(zhuǎn) ２）軌跡設(shè)置 ３）回彈分析 ４）壁厚分析 5）溫度分析 １）幾何模型：見CAD文件 ２）材料模型： DB.16MnCr5_u ３）設(shè)備參數(shù)：table表 ４）摩擦條件：0.2 ５）溫度條件：模具溫度25℃ 工件溫度25℃ 環(huán)境溫度25℃ ６）其它邊界條件：運(yùn)動(dòng)限制 ７）網(wǎng)格劃分：成形區(qū)間自動(dòng)細(xì)化
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Deform 3D-專題-旋壓成形工藝CAE仿真
仿真過(guò)程中的擺輾工藝參數(shù)基本設(shè)置： 胚料溫度設(shè)置為常溫（20 ℃ ） 旋壓速度設(shè)置 1、在Deform 3D中如何設(shè)置旋壓模具旋轉(zhuǎn)中心。 2、如何設(shè)置旋壓運(yùn)動(dòng)。
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旋壓成形的實(shí)例教程
根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和旋壓設(shè)計(jì)手冊(cè)，從避免工序繁多以及提高材料利用率和零件成品率的角度考慮，該多楔輪的旋壓成形工藝采用四個(gè)旋輪依次進(jìn)給成形：⑴第一道次成形，旋彎輪實(shí)現(xiàn)板坯的彎曲增厚；⑵第二道次成形，旋平輪對(duì)成形齒形部位旋平及成形上下法蘭；⑶第三道次成形，預(yù)旋齒旋輪對(duì)板坯進(jìn)行預(yù)旋齒；⑷第四道次成形，終旋齒旋輪對(duì)板坯進(jìn)行終旋齒，而常見的成形缺陷往往出現(xiàn)在前兩道次，因此我們對(duì)該多楔輪旋壓成形的前兩道次進(jìn)行模擬，保證該上下非對(duì)稱法蘭多楔輪的成形質(zhì)量。
有限元模型建立
建立如圖2所示的旋壓翻邊和旋平模型，模具默認(rèn)為剛性體，板坯材料選用材料庫(kù)中AISI1008鋼，其力學(xué)性能參數(shù)如表1所示，模擬中定義上下芯模轉(zhuǎn)速300rpm，芯模與工件摩擦系數(shù)0.3，旋輪的進(jìn)給速度2mm/s，旋輪與工件摩擦系數(shù)0.05，坯料和模具溫度20℃，一道次旋輪進(jìn)給的距離為16.5mm，二道次旋輪進(jìn)給的距離為8mm。通過(guò)兩道次的旋壓成形得到上下非對(duì)稱法蘭多楔輪旋齒預(yù)制坯。
圖2 旋壓成形兩道次有限元模型建立
表1 AISI1008鋼的力學(xué)性能參數(shù)
模擬過(guò)程分析
圖3 第一道次旋彎增厚成形過(guò)程應(yīng)力分布圖
圖3所示為第一道次旋彎增厚成形過(guò)程應(yīng)力分布圖，在成形初期，板坯外緣與旋輪接觸，此時(shí)板坯主要發(fā)生彈性變形，隨著旋輪的徑向進(jìn)給，變形區(qū)的金屬在旋輪擠壓作用下處于復(fù)雜的塑性不均勻流動(dòng)狀態(tài)，其中金屬主要發(fā)生徑向和軸向流動(dòng)，少量金屬在上下模的旋轉(zhuǎn)和旋輪徑向作用下發(fā)生周向流動(dòng)，當(dāng)變形量達(dá)到75%時(shí)，板坯金屬完全貼合旋輪的圓弧部位，在成形末期，變形區(qū)的金屬與旋彎輪的接觸面積變大，受擠壓變形金屬增多，因此更多的金屬發(fā)生周向和徑向變形，最終板坯與旋彎輪完全貼模，從而使板坯達(dá)到整體增厚效果。
圖4所示為第二道次旋平成形過(guò)程應(yīng)力分布圖。
展開 本文重點(diǎn)分析了火花放電擊穿、摩擦潤(rùn)滑和壁厚減薄對(duì)旋壓構(gòu)件成形質(zhì)量缺陷的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明二硫化鉬是一種理想的潤(rùn)滑劑，可以顯著地降低旋壓構(gòu)件和導(dǎo)電工具頭之間的摩擦力，旋壓構(gòu)件表面粗糙度明顯降低。同時(shí)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)壁厚過(guò)度減薄和減薄不足都會(huì)影響材料的流動(dòng)特性，進(jìn)而影響構(gòu)件的壁厚分布和表面成形質(zhì)量。
旋壓技術(shù)按照旋壓時(shí)成形的溫度可分為冷旋和熱旋，材料經(jīng)冷旋成形后，斷裂強(qiáng)度、疲勞極限等機(jī)械性能增強(qiáng)，成形精度高，而塑性降低，熱旋一般用于常溫塑性差的金屬材料（如鈦、鎢、鉬等金屬及其合金）。鈦及鈦合金因其高強(qiáng)度、高密度比和耐腐蝕性良好等優(yōu)異性能而被廣泛應(yīng)用于航空航天、武器裝備等方面。在對(duì)鈦及其合金進(jìn)行加熱旋壓時(shí)，加熱方式主要為火焰加熱、電阻加熱等方式，加熱過(guò)程中模具會(huì)產(chǎn)生循環(huán)熱應(yīng)力導(dǎo)致板料軟化，板料易與模具發(fā)生粘連產(chǎn)生成形精度低、工件表面起皺等缺陷，加熱溫度難以控制，部分零件表面損傷或污染嚴(yán)重?？梢酝ㄟ^(guò)控制旋壓溫度范圍，保證變形區(qū)溫度的均勻性和合理性以實(shí)現(xiàn)旋壓過(guò)程的穩(wěn)定，當(dāng)厚徑比小于1%時(shí)，可以通過(guò)減少道次減薄率來(lái)防止局部失穩(wěn)。
電流輔助作用對(duì)材料變形具有增塑作用，電流輔助成形能明顯提高工件的成形質(zhì)量及成形效率。電流輔助自阻加熱會(huì)引起板料溫度分布不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致變形不均勻，局部不均勻變形會(huì)導(dǎo)致局部電流密度及電阻發(fā)生變化，會(huì)對(duì)成形件質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。目前對(duì)于電塑性拔絲、軋制、拉伸及微成形等電流輔助成形先進(jìn)工藝研究較多，但是對(duì)于電流輔助成形旋壓成形研究報(bào)道較少。本文主要針對(duì)TA2純鈦板電流輔助旋壓成形質(zhì)量控制因素，重點(diǎn)研究分析了板料與導(dǎo)電工具頭之間的火花放電、不同潤(rùn)滑方式以及壁厚減薄對(duì)旋壓構(gòu)件的成形質(zhì)量缺陷的影響規(guī)律。
實(shí)驗(yàn)裝置及材料
本次實(shí)驗(yàn)采用的是HXP600HD數(shù)控強(qiáng)力旋壓機(jī)床，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。
展開 多楔輪良好的機(jī)械性能是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的整體性能及使用壽命的保證，故對(duì)其成形制造工藝提出了較高的要求。
當(dāng)前國(guó)內(nèi)大多數(shù)汽車零部件制造商多采用鑄造、鍛造等工藝生產(chǎn)多楔輪的毛坯，再將毛坯放置在車床上進(jìn)行切削成齒。采用傳統(tǒng)制造工藝成形多楔輪存在諸多不足：產(chǎn)品精度低、機(jī)械性能差、材料利用率低、生產(chǎn)成本高等。隨著塑性成形技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)部分企業(yè)逐漸將旋壓技術(shù)應(yīng)用于多楔輪的制造成形，利用該技術(shù)成形多楔輪有著成形精度高、生產(chǎn)效率高、節(jié)能節(jié)材以及零件平衡性好等優(yōu)點(diǎn)，因此旋壓技術(shù)正逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝而廣泛應(yīng)用于多楔輪的生產(chǎn)制造。
曲軸多楔輪旋壓成形工藝分析
零件結(jié)構(gòu)特征及成形工藝
曲軸多楔輪零件結(jié)構(gòu)如圖1 所示，零件整體壁厚分布不均勻：上筒直徑較小、高度較低，但厚度較大；下筒直徑較大、高度較大，但厚度較小。下筒輪緣中部帶有高度為7.57mm的法蘭，齒頂距內(nèi)側(cè)壁4.7mm。旋壓成形方案中模具工藝參數(shù)設(shè)計(jì)以及坯料尺寸計(jì)算是影響零件整體成形質(zhì)量的關(guān)鍵因素，設(shè)計(jì)模具工藝參數(shù)不匹配將導(dǎo)致法蘭處充填不飽滿，成形高度不滿足要求，法蘭下側(cè)出現(xiàn)折疊導(dǎo)致微裂紋，上下端面產(chǎn)生過(guò)多飛邊，材料利用率低等缺陷。
圖1 曲軸多楔輪零件結(jié)構(gòu)圖
由于曲軸多楔輪整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且齒形區(qū)壁厚不均，成形較為困難，因此，通過(guò)對(duì)零件結(jié)構(gòu)的分析以及查閱文獻(xiàn)，本次曲軸多楔輪旋壓成形采用4 道次成形工藝：第1 道次旋彎工步中，工件外緣在旋輪徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)下發(fā)生變形，完成聚料增厚；第2 道次旋平工步中，工件與下模貼合形成下筒內(nèi)壁，同時(shí)在旋輪凹槽處實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步聚料；第3 道次預(yù)旋齒工步時(shí)，初步成形法蘭以及下筒齒形區(qū)；最后，第4 道次終旋齒工步完成法蘭的完整成形并精整齒形。
坯料尺寸的計(jì)算
多楔輪旋壓預(yù)制坯是板料先鏟旋內(nèi)筒，隨后沖壓外緣得到的。
展開 帶輪這類回轉(zhuǎn)體零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，多通過(guò)薄板材旋壓成形。該成形工藝具有高尺寸精度、高材料利用率、少車削加工、低設(shè)備要求等多種優(yōu)勢(shì)，逐步取代了過(guò)去精鍛、鑄機(jī)加工、沖壓脹形及沖壓焊接皮帶輪等方法。鈑制帶輪旋壓成形是通過(guò)旋輪沿徑向進(jìn)給作用于坯料，使變形區(qū)材料沿軸向和徑向漸進(jìn)塑性流動(dòng)的成形過(guò)程。鈑制帶輪殼體零件在汽車零部件等制造行業(yè)應(yīng)用前景廣闊，一般情況下成形過(guò)程分為旋壓增厚成形階段和旋齒成形階段，由于國(guó)內(nèi)的鈑制帶輪旋壓成形技術(shù)并不成熟，在旋壓增厚成形階段多存在材料折疊裂紋等成形缺陷。文章針對(duì)某鈑制帶輪的旋壓成形過(guò)程開展相關(guān)研究，通過(guò)優(yōu)化旋壓預(yù)制坯結(jié)構(gòu)及成形過(guò)程，解決成形過(guò)程中零件上端過(guò)渡位置的材料折疊缺陷，并根據(jù)模擬結(jié)果成功進(jìn)行生產(chǎn)試制。研究結(jié)果對(duì)旋壓帶輪工業(yè)生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。
鈑制帶輪旋壓成形工藝分析
鈑制帶輪的結(jié)構(gòu)特征
該帶輪的結(jié)構(gòu)特征如圖1所示，帶輪材料為DD13鋼。基本力學(xué)性能如下：屈服強(qiáng)度325MPa，密度7.851g/cm3，彈性模量205GPa，泊松比0.29。零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為帶多楔齒，外壁厚度5.0mm，齒底到外壁內(nèi)側(cè)距離1.68mm，齒頂圓角半徑均為0.30mm，帶輪高度為25.5mm，直徑為143.0mm。由于零件沖壓結(jié)構(gòu)材料厚度多為3.0mm，故母材厚度選擇為3.0mm。綜合考慮旋壓后車加工同軸度要求和細(xì)節(jié)A中齒結(jié)構(gòu)尺寸，該帶輪旋齒前最小壁厚應(yīng)不小于3.4mm。
圖1 五楔帶輪結(jié)構(gòu)示意圖
成形工藝分析
對(duì)于存在上下凸筋和多楔齒結(jié)構(gòu)的帶輪復(fù)雜外壁，結(jié)合零件特征結(jié)構(gòu)旋壓成形工藝要求，并從節(jié)約材料和減少工藝步驟角度考慮，采用旋彎增厚成形工藝使板坯外緣一次增厚。整形后，確保其滿足后續(xù)零件旋齒成形的厚度要求。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出的多楔帶輪旋壓成形用拉深沖孔預(yù)制坯(圖2)。
展開 模環(huán)旋壓成形過(guò)程的數(shù)值模擬與工藝優(yōu)化.part1.rar
模環(huán)旋壓成形過(guò)程的數(shù)值模擬與工藝優(yōu)化.part2.rar
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旋壓成形的最新內(nèi)容
航空零件的多動(dòng)成形仿真9個(gè)月前
有沒(méi)有一種整體成形的方法呢，有的是旋壓成形，還有其他方式嗎。
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基于ABAQUS旋壓成形分析
1.10 ALE法旋壓成形工藝
DEFORM最早期版本的旋壓采用Lagrange算法進(jìn)行模擬計(jì)算，后期版本推出ALE算法解決傳統(tǒng)Lagrange算法引起的單元大變形及大量耗時(shí)問(wèn)題。ALE算法可用于拉伸旋壓、筒型件強(qiáng)力旋壓的成形。新增算法中，對(duì)于復(fù)雜旋壓型面如鋁輪轂旋壓成形則采用全六面體單元，旋輪與輪轂計(jì)算接觸，在非接觸區(qū)域則采用梁?jiǎn)卧惴ù蟠蠼档腿纸佑|搜索時(shí)間。
圖5 第4 道次等效應(yīng)力分布圖
結(jié)束語(yǔ)
⑴曲軸多楔輪的旋壓成形工藝采用4 道次旋壓成形，在旋輪不斷徑向進(jìn)給的過(guò)程中，工件在模具和旋輪的共同作用下逐步成形出完整的法蘭以及齒形，滿足零件尺寸要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)曲軸多楔輪的高質(zhì)量成形。
⑵通過(guò)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，確定了不同因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響重要性排序及影響規(guī)律。
不改變坯料厚度，只改變坯料形狀的旋壓叫普通旋壓成形，既改變坯料厚度,又改變坯料形狀的旋壓叫強(qiáng)力旋壓成形。
現(xiàn)代化的旋壓技術(shù)起源于20世紀(jì)50年代的軍工行業(yè)，然后擴(kuò)散到民用行業(yè)，應(yīng)用非常廣泛。旋壓可以完成各種復(fù)雜鈑金零件，是一種特殊成形方法，完成拉深、翻邊、縮口、脹形和卷邊等加工。
厚壁鋼管的縮頸成形工藝已經(jīng)較為成熟，目前薄壁鋼管縮徑成形方面的研究報(bào)道還較少，夏巨諶等人對(duì)薄壁鋼管縮徑成形過(guò)程進(jìn)行了理論分析和有限元模擬；劉超，王連東等研究汽車橋殼管坯推擠—拉拔復(fù)合縮徑成形工藝；楊鑫報(bào)道了高強(qiáng)鋼管縮徑旋壓成形性能及工藝，并進(jìn)行了大量的理論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
薄壁鋼管縮頸成形時(shí)容易出現(xiàn)失穩(wěn)，成形質(zhì)量的好壞有多種因素，主要有模具參數(shù)，減徑量、潤(rùn)滑條件等。
束學(xué)道針對(duì)焊接易導(dǎo)致零件產(chǎn)生變形降低加工精度的難題，提出了多工步整體熱旋成形零件方法，為帶凸緣深錐形薄壁回轉(zhuǎn)件的旋壓成形提供了理論基礎(chǔ)。
本文以容器凸緣件為例，設(shè)計(jì)鍛造凸緣的模具，同時(shí)利用Deform-3D 軟件對(duì)凸緣件進(jìn)行了模擬，并對(duì)毛坯形狀進(jìn)行了優(yōu)化。
模具設(shè)計(jì)
圖1 為凸緣件，此種凸緣件縱深較長(zhǎng)(98mm)，最薄處6.6mm，成形難度較大。
由于旋壓工藝具有成形力小、工裝簡(jiǎn)單、材料利用率高、生產(chǎn)成本低、機(jī)械性能好等優(yōu)勢(shì)，旋壓工藝越來(lái)越多地應(yīng)用于航空、航天、武器、汽車等行業(yè)。Ti2AlNb合金錐體部件作為一種優(yōu)良的高溫用輕合金，可用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道等部位。
旋壓模擬分析：
（1）旋輪和芯模設(shè)置為解析剛體，毛坯為可變形體
（2）芯模與坯料固定，旋輪做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)且繞坯料旋轉(zhuǎn)
（3）量綱的確定：kg-m
前處理：
1.幾何模型構(gòu)建：ABAQUS建模
2.材料參數(shù)的定義：
（1）創(chuàng)建材料：結(jié)構(gòu)鋼
質(zhì)量——>密度：7850
彈性本構(gòu)：楊氏模量：2.1e11；泊松比：
高速?gòu)楏w多層靶板目標(biāo)侵徹?cái)?shù)值模擬研究
作者：大嘴猴
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1797158
2、LS-DYNA模擬聚脲涂覆鋼板在爆炸沖擊波-破片群聯(lián)合作用下的毀傷特性
作者：大嘴猴
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1797559
3、LS_DYNA筒形件三旋輪錯(cuò)距旋壓成形
