双轴柔性滚弯数控系统的研究与开发

开缝衬套、导弹舱壳等航空薄壁件采用切削加工或传统的滚弯技术很难保证制造精度,柔性滚弯技术很好地解决了此问题.本文简单介绍了双轴柔性滚弯并将其与传统的三轴滚弯进行了比较,推导了异形截面滚弯的理论模型,详细阐述了数控系统的硬件构成及软件实现.利用本系统可以加工出多种直径的圆筒件以及简单的异形截面零件.     

柔性滚弯成形技术研究进展

柔性滚弯成形技术主要用于制造形状多样化、生产批量小的复杂薄壁曲面制件,广泛运用于飞机、船舶、火箭等运载工具。总结了柔性滚弯成形技术在国内外的研究现状,介绍了刚性辊滚压橡胶垫的单轴柔性滚弯成形技术;刚性辊和柔性辊相互作用或者双柔性辊相互作用的双轴柔性滚弯成形技术;可弯曲、可调节的三柔性辊相互作用的曲面连续成形技术。对新型工艺技术的基本原理以及工艺特点进行了分析和总结。     

不同厚度3/4硬301型不锈钢带材双轴柔性滚弯成形性能研究

利用3/4硬301型不锈钢带材制备直筒开缝衬套,研究不同厚度带材的双轴柔性滚弯成形性能。首先,通过拉伸实验以及文献中的性能参数,建立3/4硬301型不锈钢带材的本构模型,利用有限元分析软件ABAQUS对不同厚度带材在同一挤压量情况下的双轴柔性滚弯成形过程进行了仿真分析;其次,基于挤压量单因素试验对不同厚度带材的双轴柔性滚弯成形实验进行了研究,获得了一系列成形试样;最后,利用MATLAB拟合程序识别出实验及仿真结果的带材成形半径,获得了带材厚度对其双轴柔性滚弯成形性能的影响规律,且揭示了其影响机制。     

柔性滚弯成形的技术方案设计

应用弹性介质的滚弯成形（Rotary Shping with the Elastic Medium-RSEM）是一种可以在单一设备上弯曲变曲率板金或型材零件的先进制造工艺.系统论述了柔性滚弯成形的各种技术方案,包括基本柔性滚弯方案和组合柔性滚弯方案,对于柔性滚弯技术的应用具有重要的指导作用.     

双轴柔性滚弯机床机械系统的设计

叙述了双轴柔性滚弯技术原理，在此基础上介绍了双轴柔性滚弯机床机械系统的设计，该机床具有加工精度高、柔性好、经济性强、劳动强度低等特点。     

双轴柔性滚弯技术的有限元分析

利用有限元软件 ANSYS建立了双轴柔性滚弯技术的分析模型 ,成功模拟了工件滚弯成形和回弹的实际过程。利用有限元计算结果 ,对影响工件回弹成形的参数进行了分析研究 ,验证了实验中得出的柔性滚弯技术的重要特征。与实验结果对比 ,本文有限元分析具有较高的精度 ,有一定的实际应用价值     

柔性冷弯成型实验研究

柔性冷弯成型是板金属成形技术的前沿研究领域之一。柔性冷弯成型技术研究中,研制了柔性双轴变截面冷弯成型机;以柔性双轴变截面冷弯成型机为平台进行了柔性冷弯成型实验研究,成型出了变截面U型样件,并对样件出现成型缺陷的原因进行了分析,为进一步的深入研究奠定了基础。     

塑性精确理论在双轴柔性滚弯技术中的应用

将塑性精确理论应用到双轴柔性滚弯技术的理论分析,得到了滚弯变形时板内的径向应力、周向应力和弯矩的计算公式,并结合工件外部受力和经典回弹公式,给出了一个具体算例。计算结果表明,塑性精确理论提高了柔性滚弯分析精度,可以更好地解释工件的成形机理,具有一定的实用性。     

柔性滚弯技术在国外的应用进展

利用弹性介质对钣金件进行柔性滚弯成形,是一种先进的钣金制造工艺,将弹性介质的冲压优势和传统滚弯原理结合,成为钣金成形领域的一个新的发展方向.文章介绍了柔性滚弯技术在国外的应用进展,并以通用机床、专用机床、自动化机床和CNC机床为例,简要说明各类柔性滚弯机的工作原理和运转流程,为我国专业工作者提供参考和帮助.     

单轴柔性滚弯成形的有限元分析研究

利用弹性介质(聚氨酯橡胶)对钣金件进行单轴柔性滚弯成形是一种先进的钣金制造工艺。论文介绍了单轴柔性滚弯的工作原理,同时,将大变形弹塑性有限元引入单轴柔性滚弯成形领域,利用高级非线性有限元软件MSC/MARC,建立了单轴柔性滚弯挤压矩形管成形过程的三维有限元模型,成功模拟了板料滚弯成形及回弹的实际过程,对工件滚弯成形过程的主要影响因素进行了分析,获得了滚轴的压入量、橡胶硬度、滚轴直径与回弹后工件的曲率半径之间的关系曲线。     

基于有限元分析的二轴柔性滚弯过程影响因素的研究

利用弹性介质对钣金件进行二轴柔性滚弯成形是一种先进的钣金制造工艺,将弹性介质(聚氨酯橡胶)的冲压优势和传统滚弯原理结合,成为钣金成形领域的一个新的发展方向。本文利用有限元软件MARC建立二轴柔性滚弯过程的有限元分析模型,成功的模拟了板料滚弯成形及回弹的加工过程,对工件滚弯成形过程的主要影响因素进行了分析,给出了压入深度、柔性层厚度、刚性滚轴半径、材料性能与回弹后曲率半径的关系。分析结果表明,有限元模拟对滚弯过程的工艺参数选取有着一定的指导意义。     

车体垂弯振型节点位置对其弹性振动的影响

根据车体的结构属性和质量分布将其考虑为多段变截面欧拉梁，建立包含车体一阶垂弯模态的车辆垂向动力学模型，研究车体一阶垂弯振型的节点位置对高速列车振动舒适度的影响，提出改善车体弹性振动的措施。基于变截面欧拉梁模型分析车体各截面的质量和抗弯刚度分布对模态振型的影响，发现不同截面之间的抗弯刚度和质量分布对整体模态振型影响显著，提高车体中部结构的抗弯刚度并减小其质量，可以增大节点间距和提高模态频率，而传统均直等截面梁模型则不能准确描述振型的幅值和节点位置。采用频域分析方法计算车辆在轨道随机激励下的振动响应，将车体垂弯振型节点调整到转向架二系上方附近时，车体的弹性振动水平显著降低，在车速为300 km/h时车辆舒适度指标可降低50%。     

Distribution of projection angles for single-axis-tilt electron microscope tomography of extended thin planar specimens

An optimized distribution of tilt angles for tomography of specimens of non-circular cross-section is derived and tested with reconstructions of a phantom model.     

数控机床用直线电动机高速进给单元应用设计

分析了直线电动机用于机床进给系统的结构特点，针对非圆截面加工的特殊要求，设计了用于数控机床进给系统的直线电动机驱动部件。     

挤压-弯曲一体化成型铝合金弯曲型材的质量与性能

通过改造传统挤压机,增加弯曲装置,对铝合金型材进行挤压-弯曲一体化成型,研究了辊轮半径和辊轮移动速度对成型质量的影响,基于有限元模拟获得了辊轮半径和辊轮移动速度等最佳工艺参数。结果表明:当型材挤出速度与辊轮移动速度相同时,铝合金型材的成型性较好;挤压-弯曲一体化成型工艺避免了传统拉弯工艺存在的回弹、表面划伤和截面变形等缺陷,提高了弯曲型材力学性能的均匀性。     

A morphological elastic model of general hexagonal columnar structures

A general three-dimensional (3D) anisotropic hexagonal model of columnar structure with non-uniform strut morphology is developed. This model covers several types of cellular structure such as two-dimensional (2D) hexagonal and square honeycombs, and 3D hexagonal and rhombic cellular materials of rod-like columnar structure. The effective elastic constants are determined taking account of bending, axial, and shear deformations of the struts. Unlike the theoretical work of other investigators for 2D honeycombs, considering bending, axial and shearing deformations of struts, the present model not only produces transverse isotropy for regular hexagonal columnar structure but also provides a consistent Poisson's ratio when applied to a square honeycomb. The effect of tapered strut morphology on the elastic properties of cellular structures is investigated. For the general hexagonal columnar structures, the bending compliance is the dominant function for the in-plane elastic constants of 2D and 3D structures (excluding the in-plane shear modulus of rhombic structures) and the out-of-plane shear moduli of 3D structures, but the axial compliance is dominant for the in-plane shear modulus of 2D and 3D rhombic structures and the out-of-plane Young's modulus of 3D structures. For cellular materials with the same relative density, the presence of taper increases values of the effective Young's and shear moduli for which the bending compliance is dominant, but decreases those for which the axial compliance is dominant. It is found that the effective elastic properties of cellular materials are dependent not only on the relative density but also on strut morphology both in cross-section geometry and its variation along the strut length which the present model takes account of. These results illustrate the importance of the strut morphology in calculating the effective elastic properties of cellular materials.     

A simple analysis for bend-stretch forming of aluminum extrusions

Bend-stretch forming is a cold-forming operation used to bend initially straight aluminum extrusions. The process consists of bending the parts over a curved die in the presence of axial tension. Higher tensions reduce the springback of the part but can induce relatively large, permanent cross-sectional distortions. This work presents an efficient formulation to predict the cross-sectional distortion of extrusions with relatively arbitrary, thin-walled cross-section. The results show good agreement with calculations for simple tubular sections and experimental results in the literature. The numerical implementation has short computer run times and should be useful in the design of extrusion cross-sections and in the optimization of the process variables.     

非圆截面车削系统的控制与仿真研究

根据衍生式数控系统的原理,采用压电陶瓷执行器驱动的直线伺服执行机构为衍生模块,扩展普通数控车床,使之具备除通用数控车削功能外,还能加工非圆截面的功能,根据非圆截面形状数据及其相应的控制程序加工出所需的非圆截面,在实际加工前通过仿真模拟检验非圆截面加工程序是否正确,保证加工的准确性。     

不同重合度非圆齿轮设计及弯曲应力分析

非圆齿轮传动具有广泛的应用场景。针对非圆齿轮传动,采用齿轮啮合原理和材料力学等原理及方法,提出了大重合度非圆齿轮设计方法。探讨了非圆齿轮传动原理和节曲线构建方法,计算了其节曲线曲率半径和重合度方程。建立了不同重合度非圆齿轮轮齿时变啮合刚度与载荷分配率计算模型,推导了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力方程。探讨了不同结构参数下非圆齿轮副重合度、时变啮合刚度、时变载荷分配率及齿根弯曲应力变化规律,确定了轮齿所受最大载荷位置。开展了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力仿真分析和实验测量,与理论计算结果进行了对比分析,最大误差分别约为4.8%和5.9%,验证了理论方法的合理性与正确性,为大重合度非圆齿轮传动的工程应用奠定了基础。