双面渐进成形数值模拟及实验研究

作     者：吴金晗 

作者单位：浙江工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王秋成

授予年度：2014年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：双面渐进成形 成形机理 成形精度 数值模拟 实验研究 

摘      要：板料制件在各个工业部门都有着广泛的应用,但传统的板料成形工艺需要使用模具,其开发周期长、制造成本高、生产耗时久,难以适应小批量、多品种的生产模式。对此,日本学者于上世纪九十年代提出了一种新型板料成形技术——板料渐进成形工艺。至今,各国学者已对板料渐进成形工艺做了大量的研究,其中较为成熟的单点渐进成形工艺也显示出其成形灵活度高,有助于提升板料成形性能等优点,但同时也暴露出制件成形精度不高、需要简易模具的问题。 针对渐进成形这一缺陷,本文着眼于双面渐进成形工艺,提出了两类双面渐进成形加工路径,利用弹塑性理论分析了板料在两类路径下的成形机理,并探讨了双面渐进成形过程的控制原则;同时,基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件对工具头的走刀路径进行了工艺规划,针对1060型铝材建立了仿真模型,通过数值模拟对板料在加工过程中的应力应变状态进行了分析,并对比了不同成形路径、厚度条件下制件的成形精度及减薄率;此外,利用渐进成形试验台对板料进行了成形实验,使用三坐标测量仪测量了成形制件的几何参数,以探究板料在双面渐进成形路径下的实际成形性能及精度。 仿真数据表明,板料厚度对制件的应力应变状态及减薄率影响并不明显,但1.4mm厚板能使制件获得更高的成形精度;与单点渐进成形工艺相比,双面渐进成形工艺下制件的成形精度更高,而支撑式双面渐进成形路径能使制件获得更高的成形精度和最均匀的减薄率分布,同时也具有较好的应力应变状态;实验结果显示,支撑式双面渐进成形路径下制件的几何轮廓曲线与理想值的偏移量平均值及波动幅度均最小,这与仿真结果相一致,也说明双面渐进成形工艺具有实际应用价值。