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飞机橡皮囊成形零件毛坯精确预示方法研究

航空学报 2013年第3期34卷 670-676页

作者：朱明华王文斌鲍益东黄翔南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 上海飞机制造有限公司上海200436

橡皮囊成形是飞机钣金零件成形的主要方法之一,其初始毛坯形状的预示是橡皮囊成形中的一个难点问题。针对橡皮囊成形的工艺特点,提出了一种基于一步逆成形有限元法的飞机橡皮囊成形钣金零件毛坯快速精确预示方法。首先将设计好的飞机钣... 详细信息

橡皮囊成形是飞机钣金零件成形的主要方法之一,其初始毛坯形状的预示是橡皮囊成形中的一个难点问题。针对橡皮囊成形的工艺特点,提出了一种基于一步逆成形有限元法的飞机橡皮囊成形钣金零件毛坯快速精确预示方法。首先将设计好的飞机钣金零件作为最终构形,然后采用一步逆成形有限元法进行初始毛坯的快速反向模拟,最后将通过该方法获得的毛坯外形应用到实际飞机钣金橡皮囊成形中,实验结果表明该方法可以快速精确地预示出飞机橡皮囊成形钣金零件的初始毛坯形状。

关键词：橡皮囊成形钣金零件毛坯一步逆成形有限元法

基于FEM-BPNN技术的飞机框肋零件橡皮囊成形回弹仿真预测

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塑性工程学报 2018年第5期25卷 117-122页

作者：张凌云刘国庆冯越鹏范作鹏朴小东沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室辽宁沈阳110136 中航工业沈阳飞机工业(集团)有限责任公司辽宁沈阳110034 空军航空大学飞行训练基地辽宁锦州121000

为了精确预测和控制回弹量,利用有限元模拟软件PAM-STAMP 2G对橡皮囊成形过程进行模拟,并将模拟的回弹值结果与试验结果进行对比,吻合良好,验证了有限元模型的有效性。以成形压力、凸模圆角半径、摩擦系数、硬化指数、翻边高度及板料厚... 详细信息

为了精确预测和控制回弹量,利用有限元模拟软件PAM-STAMP 2G对橡皮囊成形过程进行模拟,并将模拟的回弹值结果与试验结果进行对比,吻合良好,验证了有限元模型的有效性。以成形压力、凸模圆角半径、摩擦系数、硬化指数、翻边高度及板料厚度为输入层,以回弹量作为输出层,建立了6-13-1的3层结构BP神经网络模型。基于正交试验设计及有限元模拟回弹结果值的相关数据对BP神经网络预测模型进行训练和测试,得出此预测模型的预测值与有限元模拟值的最大误差为9. 61%。进行了橡皮囊成形试验验证,结果显示试验值与预测值的误差为8. 58%,在工业要求的误差之内,进而验证了BP神经网络预测模型的可靠性,符合生产要求。

关键词：橡皮囊成形回弹数值模拟正交试验 BP神经网络

基于RBF神经网络的飞机翼肋橡皮囊成形回弹预测

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塑性工程学报 2021年第5期28卷 218-225页

作者：张凌云石绍秋王晓玉徐淑赢范作鹏沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室辽宁沈阳110136 中国国际航空股份有限公司北京101318 航空工业沈阳飞机工业(集团)有限公司辽宁沈阳110034

为了对回弹量进行精准预测和控制,以飞机翼肋件为研究对象,结合有限元模拟和RBF神经网络对橡皮囊成形的飞机翼肋凸翻边回弹情况进行预测。首先利用PAM-STAMP 2G软件进行翼肋的橡皮囊成形模拟,将模拟得到的翻边回弹值与同参数下试验件的... 详细信息

为了对回弹量进行精准预测和控制,以飞机翼肋件为研究对象,结合有限元模拟和RBF神经网络对橡皮囊成形的飞机翼肋凸翻边回弹情况进行预测。首先利用PAM-STAMP 2G软件进行翼肋的橡皮囊成形模拟,将模拟得到的翻边回弹值与同参数下试验件的实际回弹测量值对比,验证了模拟试验代替实际成形的可行性。然后借助正交试验获得不同参数组合下的进行模拟试验的影响因素数组,并通过有限元模拟成形获得测量点的回弹值作为神经网络的训练样本,建立RBF神经网络并对其训练测试得到最优的网络模型。最后采用与神经网络输入相同的工艺参数进行翼肋的橡皮囊成形试验,将成形试验测得的回弹值与神经网络预测的回弹值进行对比,两种成形压力下的最大相对误差分别为3.54%和3.78%,远小于工业要求误差,验证了RBF神经网络对钣金件回弹预测的可靠性。

关键词：橡皮囊成形回弹有限元模拟正交试验 RBF神经网络

基于试验设计和灰色关联度的橡皮囊成形回弹影响因素显著性分析

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中国机械工程 2015年第21期26卷 2929-2933页

作者：刘玉琳鲍益东任亲虎安徽工业大学马鞍山243032 南京航空航天大学南京210016

橡皮囊成形是飞机钣金零件的一种重要成形工艺方法,回弹问题是橡皮囊成形的难点,对其影响因素进行显著性分析可有效控制回弹。基于橡皮囊成形有限元数值模拟,将正交试验设计方法与灰色关联度相结合用于分析橡皮囊成形回弹影响因素的显著... 详细信息

橡皮囊成形是飞机钣金零件的一种重要成形工艺方法,回弹问题是橡皮囊成形的难点,对其影响因素进行显著性分析可有效控制回弹。基于橡皮囊成形有限元数值模拟,将正交试验设计方法与灰色关联度相结合用于分析橡皮囊成形回弹影响因素的显著性,以某实际长直U形件为例分析压力、最大充液速率、最大节点速度、保压时间、弯曲半径、板料厚度以及轧制方向等因素对回弹的影响程度,结果表明,模具圆角半径、压力、板料厚度、保压时间是橡皮囊成形回弹的主要影响因素,而最大充液速度、最大节点速度、轧制方向对回弹的影响较小。分析结果与工艺试验结果相吻合,从而验证了该方法的有效性。

关键词：橡皮囊成形回弹灰色关联度显著性分析

橡皮囊成形钣金件初始毛坯快速设计系统的研究与实现

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橡皮囊成形钣金件初始毛坯快速设计系统的研究与实现

作者：张显藤南京航空航天大学

学位级别：硕士

橡皮囊成形工艺作为一个古老却仍旧应用广泛的技术，尤其广泛应用于国内外的飞机钣金件制造行业中。橡皮囊成形钣金初始毛坯的设计作为整个成形工艺的开始环节，直接决定了最终成形零件的质量。目前国内飞机橡皮囊成形钣金件的制造工艺... 详细信息

橡皮囊成形工艺作为一个古老却仍旧应用广泛的技术，尤其广泛应用于国内外的飞机钣金件制造行业中。橡皮囊成形钣金初始毛坯的设计作为整个成形工艺的开始环节，直接决定了最终成形零件的质量。目前国内飞机橡皮囊成形钣金件的制造工艺比较落后，缺乏快速且比较准确的初始毛坯形状的计算工具，主要利用CAD软件纯几何展开功能来设计毛坯，通过试错法来修正几何展开法得到的毛坯。随着先进制造技术的不断发展，利用有限元数值模拟技术可以帮助设计人员快速地设计出橡皮囊成形比较准确的初始毛坯，大大降低了产品的研制周期以及费用。本文深入研究了针对橡皮囊成形的一步逆成形法理论，研究了一步逆成形法的变形关系、几何关系以及本构关系，给出了橡皮囊成形过程中的节点内力和外力的计算公式，并运用CAA开发工具对CATIA进行了深入的开发，充分考虑了橡皮囊成形过程中的真实工艺条件，设计并开发出橡皮囊成形钣金件初始毛坯快速设计系统RBSE(Rubber Blank Size Estimation)。系统讨论了RBSE系统开发所需要的理论基础，其中深入解剖了系统开发过程中的框架接口及函数，并详细分析了系统的设计思想、功能分析、界面设计以及系统特点，深入研究了开发过程中的全局架构、网格划分、材料数据库、边界约束以及工艺孔预示等关键技术，最后通过具体的橡皮囊成形钣金件实例验证了系统的快速性和实用性。

关键词：橡皮囊成形初始毛坯一步逆成形法 CATIA/CAA 工艺孔预示

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橡皮囊成形弯曲回弹的研究

橡皮囊成形弯曲回弹的研究

作者：付云方南京航空航天大学

学位级别：硕士

回弹是板料成形过程中存在的一种普遍现象,影响着成形零件的尺寸精度。对于回弹的研究,国内外学者进行了大量的研究,但纯粹的对橡皮囊的回弹研究则很少,目前还没有一个系统的研究,而橡皮囊成形工艺由于适于小批量、多品种的钣金零件制造... 详细信息

回弹是板料成形过程中存在的一种普遍现象,影响着成形零件的尺寸精度。对于回弹的研究,国内外学者进行了大量的研究,但纯粹的对橡皮囊的回弹研究则很少,目前还没有一个系统的研究,而橡皮囊成形工艺由于适于小批量、多品种的钣金零件制造,在飞机制造领域得到广泛应用;同时橡皮囊成形过程中也不可避免的产生回弹,因此对回弹的研究成为飞机制造业迫切需要解决的问题。本文针对飞机制造业广泛使用的LY12铝合金板料橡皮囊成形后的回弹现象,通过实验和仿真的方法探索成形过程中各种因素对回弹角的影响,对弧形件弯曲回弹进行仿真研究并结合试验结果对仿真结果进行验证,进而来指导实际的飞机制造工艺。在橡皮囊仿真的建模中,由于Pamstamp本身不能直接对实体施加压力,因此在橡皮囊上设置一块受力板,通过受力板传递成形压力,所以该受力板材料要尽可能的软,以保证橡皮囊成形受力的真实性。除对橡皮囊成形进行仿真模拟,同时也对部分模型进行刚性模的模拟,与橡皮囊成形模拟从回弹结果与成形过程两方面进行对比,得出橡皮囊成形与刚性模成形的异同点。对橡皮囊进行仿真后,通过试验得出的结果对仿真进行验证,试验结果与仿真结果能比较好的吻合,因此对实际生产有一定的指导意义。

关键词：回弹橡皮囊成形弯曲数值模拟 LY12

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橡皮囊成形零件的毛料无余量展开方法的研究

橡皮囊成形零件的毛料无余量展开方法的研究

作者：范作鹏沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

橡皮囊成形作为飞机钣金制造中较为常见且十分重要的成形工艺,成形零件表面质量好,并且能够降低生产成本和缩短生产周期,在批量较小的钣金零件生产中被广泛应用。在橡皮囊成形零件中,常见的就是翻边类成形,主要为飞机结构框肋零件。翻... 详细信息

橡皮囊成形作为飞机钣金制造中较为常见且十分重要的成形工艺,成形零件表面质量好,并且能够降低生产成本和缩短生产周期,在批量较小的钣金零件生产中被广泛应用。在橡皮囊成形零件中,常见的就是翻边类成形,主要为飞机结构框肋零件。翻边成形可分为直线翻边和曲线翻边,直线翻边与直板弯曲相类似,而曲线翻边零件又分为凸曲线翻边(收缩类翻边)和凹曲线翻边(伸长类翻边),在长期的实际生产经验中人们发现,在凸、凹曲线翻边成形零件中普遍存在着形状畸变的现象。它会严重的影响了翻边零件的质量,致使零件尺寸超差,甚至会直接造成零件报废等问题。本课题主要研究曲线翻边零件形状畸变现象以及产生的原因,探索畸变分布规律,寻求曲线翻边零件展开毛料形状和尺寸的修正方法,以消除或者有效减少形状畸变对翻边成形后零件尺寸的影响。通过建立数学模型分别对凸、凹曲线翻边的应力应变规律进行分析,推导出了变形区外边缘应力应变计算公式。利用Pam-Stamp有限元数值模拟软件,对形状畸变现象和形成机理进行比较详细的探讨,得出了其分布规律。基于对曲线翻边变形时的形状畸变规律的深入研究,提出了一种较为简便的展开料的修正方法,并设计了实际工艺试验性试验。试验的结果表明,利用本文所提出的修正方法获得的曲线翻边展开毛料形状尺寸,经液压橡皮囊成形后,试验件的翻边高度形状尺寸与设计图纸一致,竖边端线与腹板面更加垂直,验证了本文所提出的关于曲线翻边毛料的尺寸修正方法是可行的。

关键词：橡皮囊成形曲线翻边形状畸变有限元数值模拟毛料修正

橡皮囊成形有限元建模模块开发与工艺参数研究

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橡皮囊成形有限元建模模块开发与工艺参数研究

作者：谷立萍沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

橡皮囊成形是航空企业中钣金件的重要成形方法之一,随着现代飞机对钣金件精密性要求提高以及计算机技术的发展,运用数值模拟技术研究钣金件的橡皮囊成形工艺已成为趋势,但目前通用有限元分析软件的应用存在对技术人员工程背景及软件使... 详细信息

橡皮囊成形是航空企业中钣金件的重要成形方法之一,随着现代飞机对钣金件精密性要求提高以及计算机技术的发展,运用数值模拟技术研究钣金件的橡皮囊成形工艺已成为趋势,但目前通用有限元分析软件的应用存在对技术人员工程背景及软件使用能力要求较高、建模过程繁琐且效率低等问题,基于上述背景,论文做了以下研究:以Java Script和ANSYS Workbench软件开发包SDK为工具,结合橡皮囊成形有限元建模过程,基于ANSYS Workbench开发了橡皮囊成形有限元建模模块,主要包括:基于工程界面（Project）开发的分析流程图和材料库,基于几何建模模块（Design Modeler）开发的橡皮囊成形参数化建模模板以及基于设计仿真模块（Design Simulation）开发的橡皮囊成形有限元建模模板,应用该模块可实现有限元模型的快速创建;通过典型钣金件的模拟与试验对比,验证了开发模板的有效性。应用开发的模块模拟典型钣金件的橡皮囊成形过程并进一步研究工艺参数对钣金件成形的影响,结果表明:对于鼓凸程度不大的皱通过增大成形压力可以消除;增大成形压力可以减小回弹;增大成形压力凸曲线成形区厚度有增加趋势,下陷过渡圆角处厚度有减薄趋势。研究了利用侧压块成形大曲率凸弯边钣金件的工艺及其主要几何参数对钣金件成形的影响,模拟带侧压块与不带侧压块的典型钣金件的成形,分析表明:侧压块增加了钣金件弯边方向的拉伸应力,减小了横向的压缩应力,避免了弯边成形过程中起皱,解决了增加成形压力仍然不能解决的起皱问题。

关键词：橡皮囊成形有限元建模 ANSYS Workbench 二次开发侧压块

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大尺寸多环绕加强内蒙皮橡皮囊成形缺陷控制

锻压技术 2021年第11期46卷 168-175页

作者：白颖钟李欣王伟张立邱晞中航西安飞机工业集团股份有限公司陕西西安710089

针对大尺寸多环绕加强内蒙皮加强筋深度超出铝合金材料一次拉伸变形极限,以及多筋结构成形应力无法释放、成形后回弹大等难题,借助于PAMSTAMP模拟软件建立有限元模型,对不同结构毛坯橡皮囊成形的起皱、破裂等缺陷进行数值分析,研究零件... 详细信息

针对大尺寸多环绕加强内蒙皮加强筋深度超出铝合金材料一次拉伸变形极限,以及多筋结构成形应力无法释放、成形后回弹大等难题,借助于PAMSTAMP模拟软件建立有限元模型,对不同结构毛坯橡皮囊成形的起皱、破裂等缺陷进行数值分析,研究零件多环绕深筋结构对橡皮囊成形材枓流动的影响规律。结果发现,增加支撑压板辅助装置可有效地控制首道次橡皮囊成形材料厚度减薄率,从而优化毛坯、模具结构和压边力等参数,并通过试验加以验证。结果表明,柔性支撑的多道次橡皮囊成形内蒙皮加工方法减小了薄壁深筋结构材料单次变形极限,提高了传统橡皮囊成形深腔结构的高度极限,解决了落压成形工序繁琐、周期长、起皱严重、表面质量差等瓶颈问题。

关键词：橡皮囊成形加强内蒙皮加强筋成形压力支撑压板