非圆截面零件两轴柔性滚弯成形技术研究

作     者：杜超 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：鲁世红;张炜

授予年度：2018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）] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：柔性滚弯 非圆截面 液压同步控制 联合仿真 有限元 

摘      要：两轴柔性滚弯成形技术相较于三辊、四辊滚弯成形,具有直边段短、表面质量好、成形效率高、成形曲率半径更小等诸多优势,在航空航天、船舶汽车、石油化工、食品医疗等领域得到广泛应用。然而现有的两轴柔性滚弯技术主要针对单曲率圆截面零件滚弯成形,三辊、四辊滚弯成形非圆截面零件精度较低,还难以满足诸如飞机机翼前缘蒙皮、汽车排气管等非圆截面零件的成形要求。开发非圆截面零件两轴柔性滚弯成形技术,可以提高非圆截面零件的生产效率和成形精度,实现飞机机翼前缘蒙皮类零件的成形。本文以两轴柔性滚弯理论、复合辛普森理论、有限元分析方法以及柔性辊同步控制技术实现了非圆截面零件两轴柔性滚弯成形,论文主要研究工作如下:(1)以弹塑性理论和Hertz理论为依据,对两轴柔性滚弯过程中板材的力学状态进行分析,并结合复合辛普森理论,推导出非圆截面零件两轴柔性滚弯成形压入量调节模型。(2)针对现有两轴柔性滚弯机床柔性辊同步精度低,开发了基于双闭环回路模糊PID液压同步控制器,并运用AMESim/Simulink进行联合仿真,对比分析了PID控制、模糊PID控制以及双闭环回路模糊PID控制的同步控制性能,结果表明,双闭环回路模糊PID同步控制效果更好,且具有良好的鲁棒性。(3)对2024-T351铝合金板材进行滚弯试验,分析压入量对板材成形曲率半径的影响,建立了非圆截面零件滚弯模型,进行了不同规格的椭圆截面零件滚弯试验,得到了满意的精度结果。(4)利用ABAQUS软件建立非圆截面零件两轴柔性滚弯有限元模型,分别对不同规格椭圆截面零件进行滚弯模拟,与理论值相差较小,验证了非圆截面两轴柔性滚弯有限元模型的可靠性,为飞机机翼前缘蒙皮等非圆截面零件成形工艺提供理论及数据参考。