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湖南大学学报（自然科学版） 2018年第6期45卷 35-39页

作者：李军超杨世涛龚鹏程杨芬芬重庆大学材料成型及控制工程系重庆400044

为了研究预成形型面对金属板材二道次渐进成形板材厚度分布的影响,以直壁件两道次渐进成形为研究对象,首先制定了三种不同的预成形型面设计方案(型面轮廓线分别为圆弧和直线段),而后基于有限元模型分析了不同预成形型面条件下的板厚和... 详细信息

为了研究预成形型面对金属板材二道次渐进成形板材厚度分布的影响,以直壁件两道次渐进成形为研究对象,首先制定了三种不同的预成形型面设计方案(型面轮廓线分别为圆弧和直线段),而后基于有限元模型分析了不同预成形型面条件下的板厚和等效塑性应变分布,并进行了实验验证.研究结果表明:半径为80mm的圆弧状预成形型面侧面轮廓线可获得更均匀的板材厚度分布、更大的最小板材厚度、更小的等效塑性应变;二道次最小厚度分布并不取决于整个塑性变形区的大小,而决定于第二道次实际参与的变形区域大小,而该区域的大小决定于预成形型面的设计;最终板厚分布和预成形型面曲率并不存在线性关系,当切线夹角为40°左右时,板厚分布最均匀.

关键词：二道次渐进成形预成形型面成形质量板厚

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基于电场法的二道次渐进成形预成形型面设计和研究

基于电场法的二道次渐进成形预成形型面设计和研究

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作者：李松蒲重庆大学

学位级别：硕士

板材渐进成形技术在小批量、多品种以及概念产品试制领域具有独特的优势,有效减小模具设计、制造成本,易于实现成形加工的自动化操作。在航天航空、汽车制造、船舶、医疗器械等行业有着很大的应用前景,当前完善和掌握该技术是渐进成形... 详细信息

板材渐进成形技术在小批量、多品种以及概念产品试制领域具有独特的优势,有效减小模具设计、制造成本,易于实现成形加工的自动化操作。在航天航空、汽车制造、船舶、医疗器械等行业有着很大的应用前景,当前完善和掌握该技术是渐进成形技术研究和成熟过程中亟待解决的关键问题。在金属板料数控单点渐进成形中,经常遇到复杂零件局部存在直壁特征面的情况,导致零件无法一次成形,增加道次数能够在一定程度上解决该难题,并优化成形质量,但增加成形道次无疑会拖延制件生产周期,提高各方面成本,因此在满足制件性能要求的前提上,应尽量减少成形道次。同时,每道次成形策略是制约加工效果的关键,预成形型面和成形轨迹影响制件厚度分布、几何精度。为采取成形质量和生产周期二者间的折衷方案,所以本文选择二道次为成形方案,借鉴电场法在锻造预成形设计领域的研究成果,在渐进成形型面设计中引入电场法思路,为零件直壁预成形型面的设计提供理论依据,这对渐进成形技术的产业化推广有重要意义。对此本文主要进行以下内容研究:(1)依据静电场与板材变形过程中材料速度场的场方程以及能量最小原理的相似性,说明电场法模拟板材最小阻力塑性变形路径的可行性。并以胀形过程为例,通过ANSYS静电场模拟分析了等势线在板材实际加工中的参考意义。引入基于电场法的预成形型面设计一般流程到二道次渐进成形,利用UG、ANSYS、Mimics有限元软件实现等势线的模拟、提取及建模拟合,以等势线作为直壁件第一道次加工轮廓。(2)借助响应面模型得到直壁件最佳成形效果的参数组合。本文以板材孔洞体积分数作为渐进成形板材的损伤破裂预测评价准则,构建工艺参数预成形型面?、进给速度ν、层间距△z与目标函数fc之间的响应面模型近似函数关系。通过拉丁超立方试验设计,利用ABAQUS模拟随机抽取的20组参数组合,分析观察各工艺参数对孔洞体积分数fc的影响作用,得到?=0.304V、ν=1916mm/min、△z=0.3mm的参数组合,并发现预成形型面对最终成形效果影响程度最大,进给速度在1750-2100mm/min范围内有利于成形加工的进行,层间距在0.3-1.5mm内越小孔洞体积分数越小。(3)采用所得参数组合在渐进成形机床上实际加工板料,将加工所得直壁件进行切割后,将截面厚度的测量值与模拟结果进行对比,发现板厚最大减薄率的模拟值略大,但模拟与实际加工测量所得的截面厚度曲线基本吻合,表明了模拟的有效性以及优化参数组合的可行性。

关键词：直壁件二道次渐进成形预成形型面电场法工艺优化

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成形参数对二道次板材渐进成形工艺成形质量的影响

成形参数对二道次板材渐进成形工艺成形质量的影响

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作者：谢志远重庆大学

学位级别：硕士

板材渐进成形技术是一种新兴的制造技术,整个加工过程不需要模具设计和制造,具有省时、节约成本、个性化定制等优点,适用于汽车、航空航天和民用等板材加工领域,是一项非常有发展前景的先进制造技术。但实际加工复杂零件时,渐进成形技... 详细信息

板材渐进成形技术是一种新兴的制造技术,整个加工过程不需要模具设计和制造,具有省时、节约成本、个性化定制等优点,适用于汽车、航空航天和民用等板材加工领域,是一项非常有发展前景的先进制造技术。但实际加工复杂零件时,渐进成形技术面临着许多问题,特别对于成形角比较大的制件,需要用多道次渐进成形技术加工。因此,本文考虑到成形性能和效率,围绕两道次渐进成形工艺进行讨论与研究。首先,以某汽车尾灯支架为案例,分别采用单道次渐进成形技术和二道次渐进成形技术加工,验证多道次渐进成形加工复杂制件的可行性。但在加工过程中发现制件表面质量差、斜壁回弹大。其次,为了改善上述缺陷,以直壁圆筒件为研究对象,研究工艺参数对直壁件的回弹和表面质量的影响规律,并构建数值模型预测和优化多道次渐进成形直壁件的回弹角和表面粗糙度。结果表明:角度间隔对直壁件回弹角影响最大,轴向进给量次之,加工速率几乎不影响;并且回弹角随着三个研究参数的增大呈现先增大后减小趋势。当轴向进给量分别为0.25mm和0.75mm时,回弹角随着加工速率增大分别呈持续增大和减小趋势;当加工速率分别为1000mm/min和2000mm/min时,轴向进给量与直壁件回弹角之间也发生类似的现象。各参数对直壁件表面粗糙度的影响大小依次为轴向进给量、角度间隔以及加工速率,并且表面粗糙度随着轴向进给量、角度间隔和加工速率的增大而增大。同时,当轴向进给量为0.3mm时,表面粗糙度随着加工速率增大先减小后增大,然后通过试验验证了模型的准确性。最后,针对二道次渐进成形加工直壁件过程中第一道次板料变形区域在第二道次加工过程中有一部分不再参与变形的问题,首先,通过理论分析和模拟验证得到一道次渐进成形预成形高度与二道次加工角度之间的数值关系。然后,保证二道次加工角度不变,研究第一道次预成形高度对二道次渐进成形质量的影响规律。结果表明:随着一道次预成形高度不断增大,制件板料最小厚度先增大后减小,第二道次渐进成形过程中起始等效塑形应变值越大并且保持起始值不变的时间范围越大,以及等效塑性应变变化范围越小。另外,一道次渐进成形预成形高度越小越有利于减小最终制件的回弹。最后经过试验验证,数值模拟结果能够反映实际结果。

关键词：二道次渐进成形预成形高度直壁件粗糙度回弹

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预成形型面对二道次板材渐进成形性能的影响

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作者：杨芬芬重庆大学

学位级别：硕士

板材数控渐进成形技术是一种新兴的制造技术,具有无需专用模具、可提高板材成形极限、可用于加工变形程度大和形状复杂的板材零件、易于实现板材成形自动化等特点,适用于汽车、航空航天和民用领域小批量产品的钣金件加工及相应的新品研... 详细信息

板材数控渐进成形技术是一种新兴的制造技术,具有无需专用模具、可提高板材成形极限、可用于加工变形程度大和形状复杂的板材零件、易于实现板材成形自动化等特点,适用于汽车、航空航天和民用领域小批量产品的钣金件加工及相应的新品研制,是一项非常有发展前景的先进制造技术。数控渐进成形技术根据成形道次不同可分为单道次渐进成形和多道次渐进成形。对于形状复杂,半锥角较大的制件,单道次渐进成形技术无法满足需要,必须采用多道次渐进成形的方法来实现。但采用多道次渐进成形加工效率低,成本高;另外,金属薄板直壁件的成形一直是板料数控渐进成形的热点和难点,且直壁件的成形与成形轨迹有着紧密的关系,往往也采用多道次成形方式。考虑到效率与成本的问题,两道次成形无疑是一种可取的折衷方案,其中预成形型面是能否成功加工出制件的关键。为此,本文以直壁件为研究对象,主要研究在两道次渐进成形过程中,预成形型面对板材渐进成形制件成形质量的影响规律。首先,根据渐进成形的成形机理和塑性成形原理,得出了一种多道次渐进成形板厚值的计算方法;该公式能够预测n道次加工后的板厚值,同时考虑的因素包括道次角度间隔?α,最终成形角β,道次数n,初始板厚t0。其次,基于有限元模型分析了不同预成型型面对直壁件板厚分布和回弹的影响。为此,分别制定了三种二道次渐进成形模拟方案。三种方案的预成形型面具有不同的侧壁轮廓线,其依次为半径80mm的圆弧、45°倾角的线段、半径54.6mm的圆弧。结果表明:预成形型面的不同会导致最终成形制件性能的不同;由成形结果分析,从方案3到方案1,板材厚度分布更加均匀,最小厚度依次增加,等效应变逐渐减小,制件回弹随之减小;方案1的预成形型面设计最为理想,能得到成形效果良好的二道次直壁件。最后,依照设计的二道次直壁件渐进成形方案,进行了实验验证。通过对比分析制件厚度和回弹分析的检测结果和模拟结果,进一步证实了该方案的可行性;试验结果同时表明,在二道次渐进成形中通过优化预成形型面能得到性能良好的直壁件,具有适中曲率大小的圆弧作为侧壁轮廓线可得到最优的预成形型面。

关键词：二道次渐进成形预成形型面直壁件板材厚度回弹

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