成形特性（通用4篇）
成形特性 篇1
现阶段, 铝合金挤压技术已经成为生产与制造行业不可缺少的专业技术, 该技术的应用能够解决生产与制造领域对各种形状截面的需求, 另外, 铝合金自身质量比较轻, 但是强度却非常大, 因此航天、汽车等领域对该技术十分依赖。铝合金挤压技术的应用能够提高零部件的强度, 同时也能够提升生产与制造的工作效率, 使得构件整体性能大为提高。该技术最适合应用在薄壁生产中, 但是由于变形弯曲现象的存在, 严重影响了生产的质量与进度。
1现阶段我国对矩形截面铝型材所进行的研究
由于矩形截面铝型材应用的范围越加广泛, 学者对其研究也逐渐增多, 现阶段我国对此种材料的研究主要集中在材料拉弯上, 另外, 还有很多学者对矩形截面铝型材的截面畸变、力度大小进行了探讨, 另外, 还一些学者依据现实经验, 对矩形截面铝型材的弯曲成形展开了与之相对应的模拟实验。除此之外, 某些研究者应用柔性芯轴的方式, 对矩形截面铝型材的截面变形程度展开了调查研究, 还有学者致力于研究引起截面畸变的原因, 但是截至目前为止, 我国的学者对矩形截面铝型材弯曲成形的变化规律还未展开更为深入的研究。
2矩形截面铝型材弯曲实验和有限元模拟
2.1此次研究所应用的矩形截面铝型材是轨道客车铝合金, 通过单项拉伸实验, 研究人员对此种铝合金的应力以及应变性能都有多了解, 同时经过多次的实验研究, 对该材料的性能有所掌握。其主要的性能参数数据如下:弹性模量为69GP矩形截面铝型材, 抗拉强度达到了220.45MP矩形截面铝型材等。
2.2通过上述研究, 实验人员对样品性能等已经有了初步的了解, 接下来实验人员利用三点实验方式来获取更多的信息。实验期间, 应用的设备是伺服压机, 该设备经过详细的处理, 完全能够达到实验要求, 在实验中将弯馄的半径设置在350mm左右, 将伺服压机的夏亚量也分别按照试验的要求进行设计, 将其分别控制在20mm、30mm、40mm和50mm、60mm, 这些工作都完成以后要进行三点弯曲实验。
相关人员为了能够更加准确的对铝合金型材弯曲的变化特征进行了解和研究, 采取了有限元的方案对其进行了研究, 对于相同截面的铝合金型材有限元模型, 在研究的过程中采用的是壳单元, 为了能够使得研究结果更加准确, 实验人员将摩擦系数设定在0.13。
2.3实验与模拟结果。在研究人员经过了仔细的研究之后, 得出了实验的模拟结果, 最大值分别是6.8%、8.5%/、5.6%, 说明实际的实验过程得出的数据和模拟实验中得出的数据基本上处于一个水平。实验结果表明, 材料上面的塌陷量和材料下面的上凹量以及侧面的形变量都会随着下压量的增加而增加, 型材的畸变非常明显, 这也证明在实际的应用中, 压头的下压量越大, 其畸变量也就越大。
3截面畸变规律
铝型材截面高度和宽度都会对型材的弯曲成型产生十分重要的影响, 这在实验中也得到了很好的体现, 同时在弯曲实验当中也体现出了有限元模型的准确性, 为了能够更加有效的认识铝型材截面随着宽度和长度变化的规律, 在实际的研究工作中采用了实验和有限元有机结合的方法, 针对不同类型的截面和不同程度的下压量进行了模拟研究和分析。
对材料A16005T4型号为J60×40×3、J60×45×3、J60×50×3、J60×55×3和F60×60×3铝型材的弯曲过程模拟结果进行测量, 得到不同形状型材的畸变量, 宽度相同但高度不同矩型型材的上面塌陷率、下面上凹率和侧面外凸率, 由相关的研究数据可知, A16005T4铝合金型材上面塌陷率、下面上凹率会随着弯曲程度的增大而增大, 而几乎不受型材高度的影响。侧面外凸率会随着弯曲程度的增大而增大, 型材高度越大, 侧面外凸率越大。可以对不同高度和宽度的截面畸形状况进行研究, 实验人员为了能够更好的保证关系式的准确程度, 实验人员选择了两个高度完全不同的型材进行了模拟, 同时还对实际的实验结果和模拟结果进行了严格的比对和分析, 预测结果和模拟结果有着很好的一致性。这也就说明建立的关系式是比较严谨准确的。
测量材料为A16005T4, 型号为F50×50×3、J55×50×3、J60×50×3、J65×50×3、J70×50×3铝型材的弯曲过程模拟结果, 得到不同形状型材的畸变量。结果表明下面上凹率和侧面外凸率随着弯曲程度的增大而增大。
4结论
综上所述, 可知笔者针对矩形截面铝型材的特点, 选择应用了实验与模拟有机融合的分析方法, 对其弯曲成形特性进行了详细的分析。并且在研究过程中, 研究者经过大量的数据计算以及严密的分析, 研究出了矩形截面铝型材的形变规律, 具体如下:
第一, 因为在实验与模拟的过程中, 模拟结果与实验结果基本一致, 由此表示出选择应用有限元模拟方式来研究矩形截面铝型材弯曲成形的特性十分可行;第二, 如果截面宽度没有任何的改变, 铝型材上面会出现塌陷, 下面会出现上凹现象, 但是塌陷与上凹的程度如何, 直接与弯曲程度息息相关, 其与型材高度没有产生任何的影响, 但是型材侧面外凹率却与高度密切相关;第三, 如果型材的高度保持不变, 则型材的塌陷率、上凹率、外凹率都与型材宽度密切相关, 上述三者与宽度都呈现出二次函数的关系, 换言之, 宽度越大, 型材就容易出现了畸变;第四, 一些学者通过多次的数值模拟, 找到了型材长度回弹值分布规律, 此次研究对日后的拉弯模具设计与制作提供了帮助;第五, 各种各样的工艺参数, 不仅影响着矩形截面铝型材弯曲特性, 而且此种影响还十分的复杂, 因为拉弯机在完成基本的实验之后, 会对零件产生不良的影响, 尤其是零件的曲率半径会产生回弹, 为了能有效缓解材料回弹变形, 实验人员在进行拉弯期间, 务必要做好精确控制, 以使其应力、应变速度都保持在一定的范围之内, 同时在矩形截面铝型材弯曲成形期间, 实验人员还需要加入相应的侧压力。
摘要：矩形截面铝型材具有多方面的特性, 因此其应用范围十分广泛。其中轨道客车生产领域中对这种型材的应用也较为常见。但是由于矩形截面铝型材质量非常轻, 因此在轨道客车生产期间会出现变形, 甚至直接畸形。为了能够有效的发挥出矩形截面铝型材的优势, 很多专业学者都对此种材料的弯曲成形特性进行了分析, 以便能够在日常的实践中指导应用。本文首先对国内对矩形截面铝型材进行的一些研究进行了介绍, 其次对轨道客车矩形截面铝型材的弯曲试验以及有限元数值模拟进行了探讨, 最后对截面畸变规律进行了研究, 提出工艺优化措施, 仅供交流应用。
关键词：轨道客车,金属型材成形,数值模拟,工艺优化
参考文献
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成形特性 篇2
航空钣金成形设备应用调查报告航空钣金成形设备应用调查报告
在航空工业中,钣金零件是组成现代飞机机体的主要部分,钣金制造是航空制造极为重要的组成部分,而钣金成形设备在很大程度上决定了钣金零件制造的水平,航空钣金装备与技术是航空制造技术升级的.重要基础.作为由中国航空工业集团公司主管的中央级大型综合技术刊物,为更好地满足航空工业发展需要,<航空制造技术>以“航空钣金成形设备应用”为主题展开了调查,力求通过我们的调查为钣金成形设备供应商和航空领域用户搭建交流平台,了解钣金成形设备的应用现状、用户的需求以及推广应用中的问题.以便更好地为钣金成形设备供应商的产品研发、销售提供参考,为用户选购设备提供帮助.
作 者：金卯 晓立 Lubby Liu Scarley xie 作者单位： 刊 名：航空制造技术 ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009 “”(2) 分类号： 关键词：成形特性 篇3
许多汽车零件是经过塑性成形制成的,例如汽车的车身、底盘结构件、油箱和散热器片等。出于对汽车零件尺寸精确度、表面光洁度、内部组织均匀度等方面的追求,对塑性成形技术也提出了更高的要求。高性能润滑剂可保护金属在成形过程中出现断裂、压裂或被焊接到模具上等情况。 好的润滑剂还能减少摩擦热量,使金属流动不间断并能控制起皱或断裂。随着汽车用钢板迅速向高强度化和轻量化方向发展,高强度钢板的应用日益广泛,随之而来的问题是钢板的强度越高,成形越困难,成形质量越差[1]。摩擦是除正边力外, 主要影响成形质量的因素[2]。在汽车车身承力梁高强钢板的热成形工艺等严酷工况条件下,存在高温、高负荷和高压等摩擦界面,传统的油脂已不能实现有效润滑甚至失去润滑能力。一些学者提出了粉末颗粒润滑[3]。粉末颗粒润滑具有耐高温、 高压、承载稳定以及不污染环境等特点,其通过承载、减摩、绝热、抗氧化来适应摩擦副接触表面的速度差,进而减少两表面的摩擦磨损现象。
粉末润滑已经得到国内、外很多学者的关注, 学者们从微观和宏观角度来研究粉末润滑的物理性质。一些微观物理量,如颗粒粒径,会影响粉末流动[4];颗粒物质原子结构也是影响粉末润滑的重要因素[5];同时宏观工况以及摩擦界面设计同样在粉末润滑中起到至关重要的作用。Wang[6,7]等在粉末种类、摩擦副结构和工况条件等方面对润滑效果的影响做了大量研究。针对苛刻条件下的塑性成形摩擦界面,考虑不同试件表面结构(实际中就是模具的表面结构)条件对摩擦因数、温度以及表面微观形貌等的影响,从而探索其对粉末润滑特性的影响机理,以期望对生产过程进行指导。
2试验装置
图1为试验装置的试件装夹示意图。图中右侧是试验机试验过程图片;中间为试件装夹示意图; 左侧是上、下试样实物图。由图可知,下试件夹具放置在关节轴承上,起到调心作用,下试件固定在夹具内,并在其上铺设一定质量的石墨粉末,上试件连接在电机输出轴端。每次试验前,用相同型号的砂纸打磨上试件,将下试样装夹在夹具内,并用丙酮清洗上、下试件,再将夹具放置在关节轴承上, 在夹具侧边插入温度和摩擦力传感器,通过液压泵推动夹具向上运动,使上、下试件在夹具内形成一定的载荷压力。试验中,注意观察和记录计算机显示屏中温度及摩擦因数这两个主要参数的变化情况。试验后,利用数码相机和扫描电子显微镜(JSM-6490LV)对试件摩擦表面进行观察。
3摩擦因数和温度变化规律
为探究试样表面结构对粉末边界层形成的影响,用开有三种槽口的上试件表面进行试验。上试件开槽口对粉末颗粒的进入与挤出都有着至关重要的作用。为便于研究,试验中用试件表面不同数量的槽口代表试件表面结构的改变,位置为均布。三种上试件表面结构示意图如图2所示。
图3为在不同上试件表面结构下摩擦因数和温度随时间变化的曲线。试验条件为载荷2 MPa,速度0.4 m/s,石墨粉量0.8 g,试验时间10 min。图3(a)可知,六槽口上试件对界面润滑效果最好;无槽口最差。在开始阶段,在无槽口结构上试件试验中,摩擦因数最小;两槽口次之;六槽口最大。槽口越少保证了粉末与表面接触压力均匀且密封性好, 有利于形成稳定的边界层,减小摩擦因数;而随着摩擦时间的进行,边界层粉末逐渐耗散,无槽口表面得不到粉末补充,边界层开始变薄,如图4(a)所示。从图3(b)温度曲线可以看出,槽口越多,温度越低,说明槽口对散热起到了很好的作用。
4边界层表面微观形貌分析
图4是利用数码相机和激光扫描电子显微镜观察的下试件边界层表面状态图。图4(a)是无槽口下的边界层表面,边界层局部未被覆盖,试样表面边界层不完整,有成片的黄色铜基体裸露,边界层较薄, 润滑效果较差;图4(b)是两槽口下的边界层表面状态,可以看出边界层覆盖范围明显好于图4(a),只有少量的基体表面未被粉末覆盖,边界层较完整;图4(c)则是六槽口下的表面,由于摩擦过程中,石墨粉末补充及时,在下试件表面有较厚实的润滑层, 形成了完整的边界层,润滑减磨效果最好。
5结论
在塑性冲压成形过程中,模具与零件之间的摩擦严重影响零件的成形质量和精度。通过上试件表面结构的改变来探索润滑界面演化情况,得到以下结论:总体上看,槽口多的上试件对界面润滑效果最好,无槽口的最差,槽口越多对于散热越有力;含有较少槽口的表面更有利于颗粒介质快速进入微凸体的凹坑,形成薄而光滑的边界层表面,但易损耗破坏,摩擦条件越来越差,而多槽口表面,则有利于粉末持续进入摩擦副,进入界面的粉末越多,边界层表面粗糙度越大,易形成完整的边界层,摩擦因数较小,润滑减磨效果好。
参考文献
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材料成形及控制工程 篇4
本专业具有工学学士、工学硕士和工学博士学位的授予权，学生可以选择进一步深造。学
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生毕业后可以到机械制造业、汽车及船舶制造业、金属及橡塑材料加工业等领域从事与焊接材料成型、模具设计与制造等相关的生产过程控制、技术开发、科学研究、经营管理、贸易营销等方面的工作。本专业择业面广，市场需求量大，就业情况良好。 主干学科：机械工程、材料科学与工程。 主要课程：工程力学、机械原理及机械零件、电工与电子技术、微型计算机原理及应用、热加工工艺基础、热加工工艺设备及设计、检测技术及控制工程、CAD/CAM基础。 主要实践性教学环节：包括军训，金工、电工、电子实习，认识实习，生产实习，社会实践，课程设计，毕业设计(论文)等，一般应安排40周以上。 主要专业实验：塑性成型工艺过程综合实验、铸造工艺过程综合实验、焊接工艺过程综合实验、材料性能及检证、CAD上机实验。 培养目标：本专业培养具备机械热加工基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事热加工领域内的设计制造、试验研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。