Z形铝型材四辊滚弯工艺研究

作     者：魏鑫 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈继刚;胡占齐

授予年度：2022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：滚弯成形 Z型材 回弹 悬臂梁 侧轮进给量 

摘      要：Z型材弯曲件作为飞机机身支架的主要组成部分,其弯曲成形质量影响着飞机机身质量。四辊滚弯工艺加工Z型材弯曲件具有效率高、成本低等优点,滚弯工艺参数决定了型材的弯曲成形质量,其中侧轮进给量对成形半径起决定性作用。因此,论文基于四辊滚弯机工作原理、弯曲原理以及回弹原理,对滚弯过程进行了研究,揭示了成形半径与侧轮进给量之间的关系,利用ABAQUS软件对滚弯过程进行了数值模拟,并通过滚弯工艺物理试验进行验证。论文具体工作包括:首先通过对滚弯过程进行理论分析,建立了成形半径与侧轮进给量的关系式。根据四辊滚弯工艺原理与弯曲理论,选用双折线弹塑性本构模型。在输入侧,考虑屈服层的移动计算成形半径与弯矩关系,结合受力情况求输入侧型材的转角方程与挠曲线。带入滚轮位置关系计算输入轮进给量。在输出侧,根据回弹理论,计算回弹程度与外部弯矩的关系,结合受力情况求输出侧型材的转角方程与挠曲线并计算输出轮进给量。并结合典型参数进行求解。随后利用ABAQUS有限元软件分析滚弯过程,设不同侧轮进给量进行定曲率滚弯。建立成形半径与进给量关系式,与理论分析趋势相同;分析应力、位移与弯矩变化规律。进行变曲率滚弯,与目标曲线吻合。最后进行Z型材滚弯工艺试验,设不同侧轮进给量进行定曲率滚弯试验,建立了成形半径与进给量关系式,并与理论分析、数值模拟比较;利用该关系式进行变曲率滚弯试验。研究表明:建立了Z型材滚弯工艺理论模型、滚弯工艺数值模拟模型,以及建立了成形半径与侧轮进给量关系,具有较好的应用精度。