留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

TA1板单点渐进成形壁厚变化规律的数值模拟研究

郝用兴 杨功正 刘亚辉 范素香

郝用兴, 杨功正, 刘亚辉, 范素香. TA1板单点渐进成形壁厚变化规律的数值模拟研究[J]. 制造技术与机床, 2022, (1): 89-93. doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.01.016
引用本文: 郝用兴, 杨功正, 刘亚辉, 范素香. TA1板单点渐进成形壁厚变化规律的数值模拟研究[J]. 制造技术与机床, 2022, (1): 89-93. doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.01.016
HAO Yongxing, YANG Gongzheng, LIU Yahui, FAN Suxiang. Numerical simulation of wall thickness variation in single point incremental forming of TA1 sheet[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (1): 89-93. doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.01.016
Citation: HAO Yongxing, YANG Gongzheng, LIU Yahui, FAN Suxiang. Numerical simulation of wall thickness variation in single point incremental forming of TA1 sheet[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (1): 89-93. doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.01.016

TA1板单点渐进成形壁厚变化规律的数值模拟研究

doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.01.016
基金项目: 

2019年度河南省高等学校重点科研项目 19A460026

华北水利水电大学客座教授基金 4001-40734

河南省科技攻关项目“小型管材三维自由弯曲成形工艺与设备关键技术研究” 212102210347

河南省高校科技创新团队支持计划资助 19IRTSTHN011

详细信息
    作者简介:

    郝用兴,男,1966年生,博士,教授、硕士生导师,材料学院院长,研究方向为新材料及先进加工技术、数字化设计、仿真与制造技术,河南省教学名师,发表学术论文60多篇、部分获EI/SCI索引。E-mail: 392741383@qq.com

    通讯作者:

    范素香,女,1975年生,博士,副教授,研究方向为制造工艺、机构运动学分析,发表论文10篇。E-mail: fansu@ncwu.edu.cn

  • 中图分类号: TG37, TH16

Numerical simulation of wall thickness variation in single point incremental forming of TA1 sheet

  • 摘要: 钛及其合金应用越来越广泛,目前单点渐进成形技术已经开始运用于钛及其合金的成形加工,但仍存在成形件壁厚过度减薄的问题,严重影响了成形件的成形质量。文章以TA1钛合金板材成形方锥形件为研究对象,运用Abaqus有限元仿真软件,依据单一变量原则,分别探究工具头直径、底面边长、板材原始厚度和螺距等工艺参数对成形件平均壁厚减薄率与最大壁厚减薄率的影响规律。结果显示:增大工具头直径,平均壁厚减薄率随之增大,最大壁厚减薄率随之减小;平均壁厚减薄率和最大壁厚减薄率都随着底面边长的增加而增加;板材原始厚度增加,平均壁厚减薄率与最大壁厚减薄率都随之减小;随着螺距的增加,平均壁厚减薄率逐渐减小,最大壁厚减薄率逐渐增大。

     

  • 图  1  单点渐进成形原理图

    图  2  方锥形空间螺旋线轨迹

    图  3  板材成形前后壁厚示意图

    图  4  拉伸试样尺寸

    图  5  拉伸试验

    图  6  真实应力应变曲线

    图  7  单点渐进成形仿真模型

    图  8  成形件壁厚云图

    图  9  厚壁取点示意图

    图  10  工具头直径与减薄率的关系

    图  11  底面边长与减薄率的关系

    图  12  板材原始厚度与减薄率的关系

    图  13  螺距与减薄率的关系

    表  1  仿真实验设置

    实验编号 工具头直径/mm 底面边长/mm 板材原始厚度/mm 螺距/mm
    1 7.5 73 1 1.8
    2 10 73 1 1.8
    3 12.5 73 1 1.8
    4 15 73 1 1.8
    5 10 33 1 1.8
    6 10 53 1 1.8
    7 10 63 1 1.8
    8 10 73 1 1.8
    9 10 73 0.6 1.8
    10 10 73 1 1.8
    11 10 73 1.4 1.8
    12 10 73 1.8 1.8
    13 10 73 1 1.8
    14 10 73 1 2.25
    15 10 73 1 2.7
    下载: 导出CSV
  • [1] 莫健华, 韩飞. 金属板材数字化渐进成形技术研究现状[J]. 中国机械工程, 2008, 19(4): 186-189. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGJX200804027.htm
    [2] Ambrogio G, Filice L, Gagliardi F. Formability of lightweight alloys by hot incremental sheet forming[J]. Materials & Design, 2012, 34: 501-508. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0261306911005905
    [3] 金和喜, 魏克湘, 李建明, 等. 航空用钛合金研究进展[J]. 中国有色金属学报, 2015, 25(2): 280-292. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZYXZ201502002.htm
    [4] Behera A K, Sousa R D, Ingarao G, et al. Single point incremental forming: An assessment of the progress and technology trends from 2005 to 2015[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2017, 27: 37-62. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1526612517300713
    [5] Hussain G, Gao L, Zhang Z Y. Formability evaluation of a pure titanium sheet in the cold incremental forming process[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2008, 37(9-10): 920-926. doi: 10.1007/s00170-007-1043-7
    [6] 刘润泽. 钛合金薄板渐进成形技术的实验研究[D]. 上海: 上海交通大学, 2016.
    [7] 沈长艳, 高霖. TA1板料数控渐进成形时摩擦与润滑的研究[J]. 中国机械工程, 2013, 24(21): 2966-2971. doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2013.21.024
    [8] 光凯惠, 姚运飞, 吴田莉, 等. TC4钛合金板电磁感应加热渐进成形的成形极限研究[J]. 热加工工艺, 2021, 50(5): 86-89. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SJGY202105021.htm
    [9] Ajay C V. Parameter optimization in incremental forming of titanium alloy material[J]. Transactions of the Indian Institute of Metals, 2020, 73(1-3): 2403-2413. doi: 10.1007/s12666-020-02044-1
    [10] GB/T 228.1-2010. 金属材料室温拉伸试验方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2010.
    [11] 黄伯云, 李成功, 石力开, 等. 中国材料大典第4卷有色金属材料工程(上)[M]. 北京: 化学工业出版社, 2005: 513-517.
    [12] Su C J, Lv S P, Wang R, et al. Effects of forming parameters on the forming limit of single-point incremental forming of sheet metal[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2021, 113: 483-501. doi: 10.1007/s00170-020-06576-0
    [13] 范渊. 1060纯铝薄板单点增量成形几何精度研究[D]. 西安: 西安理工大学, 2016.
    [14] 张勇, 李鹏阳, 王权岱, 等. 基于ABAQUS的单点增量成形的数值分析[J]. 机械强度, 2015, 37(1): 99-103. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JXQD201501019.htm
  • 加载中
图(13) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  40
  • HTML全文浏览量:  15
  • PDF下载量:  177
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-06-28
  • 网络出版日期:  2022-03-07

目录

    /

    返回文章
    返回

    重要提示

    1. 唯一官方网站:1951.mtmt.com.cn

    2. 本刊编辑部、工作人员邮箱后缀为@jcs.gt.cn

    3. 电话

    010-64739683/79(稿件、进度)

    010-64739685(缴费、录用证明)

    4. 作者服务QQ群:238874846

    注意以上信息,谨防冒名、被骗!

    《制造技术与机床》编辑部