铝合金板料数控双面渐进成形工艺优化

作     者：李珍 

作者单位：沈阳航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王巍;管学东

授予年度：2023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 多道次 成形策略 可变步距 

摘      要：板料数控双面渐进成形是一种无模成形工艺,用于小批量、个性化、复杂形状的钣金零件,具有低成本、高柔性、高效率的特点,已经成为制造行业的焦点。双面渐进成形通过位于板料两侧的成形刀具与支撑刀具挤压板料来逐层成形零件所需形状,然而其工业化进程受到了成形件质量普遍不高,难以成形大壁角、深腔类零件等因素的制约。为了提高成形质量、打破成形壁垒的限制,推动双面渐进成形技术工业化进程的发展,针对双面渐进成形不同工艺参数对渐进成形性能的影响,研究双面渐进成形工艺参数、成形策略及优化是非常必要的。主要工作如下:(1)基于双面渐近成形理论,建立了铝合金数控双面渐进成形仿真模型。依据板料渐进成形减薄规律,计算支撑刀具轨迹,生成双面渐进成形设备数控代码,开展了双面渐进成形实验,对成形件几何精度、表面粗糙度、厚度减薄等指标进行分析。(2)探究了不同工具头直径、步距、挤压因子和三种常见刀具轨迹走向对数控双面渐进成形件成形精度和表面质量等指标的影响。得到了工艺参数选取与成形件质量优劣的规律,为后续双面渐进成形时工艺参数的设置奠定了基础。(3)基于恒定步距研究得出的轴向厚度减薄规律,采用正交实验的方法,对多组可变步距组合进行渐进成形实验。对实验结果的成形效率和质量进行分析;根据实验结果,基于BP神经网络-蚁群算法,优化可变步距,得到最佳步距组合。(4)针对多道次双面渐进成形策略,提出了一种“Z形折线连续多道次双面渐进成形策略,以方锥件为例,进行仿真分析与实验验证。结果表明该策略可以大幅度减少零件厚度减薄率,使零件厚度分布更均匀,显著提高了多道次双面渐进成形工艺的成形质量。