板料数控渐进成形变形区厚度变化规律的研究

板料数控渐进成形工艺是一种柔性的成形工艺,这种工艺非常适合于加工小批量、多品种和复杂的板料产品。通过数控机床进行圆锥台及直壁筒形件数控渐进成形,对成形零件变形区厚度进行测量,并对所得数据进行分析。试验结果表明,数控渐进成形中材料厚度变化遵循正弦定律。相同厚度的板料,材料不同,成形极限厚度不同。成形极限厚度不仅与材料有关,而且与板料初始厚度有关,即板料初始厚度越大,允许的变形区厚度减薄越大。对于必须采用多道次成形方法的直壁筒形件成形,工具路径不同,变形区厚度变化也不同。采用平行直线型工具路径,直壁部分厚度比较均匀。利用厚度变化规律指导翼子板成形并试验验证其正确性。厚度变化规律对于复杂零件的数控渐进成形具有一定的指导作用。     

直壁网孔板件的多道次渐进成形研究

采用有限元分析软件Ansys/LS-DYNA对大成形角直壁网孔板件的三道次渐进成形过程进行了数值模拟,分析了其可成形性、成形后的网孔板材件厚度分布和厚度减薄率.当成形角为65°时,成功实现了其成形,最小厚度为0.1450 mm,最大减薄率为81.28％;当成形角为70°时,最小厚度为0.1080 mm,但板料发生破裂,成形失败.说明随着成形角的增大,可成形性降低.     

多道次双点渐进成形数值模拟与实验研究

针对多道次双点渐进成形中材料变形规律问题,建立了典型圆锥台件双点渐进成形有限元模型,采用螺旋轨迹对其多道次成形规律进行了数值模拟,对模拟结果中节点坐标和位移、单元应变和壁厚数据进行了提取,分析了成形过程中节点流动、单元应变及壁厚分布规律,并通过在实验板料表面印制圆形网格和制作标记点进行了多道次双点渐进成形实验,对成形零件网格变化、标记点径向移动和零件壁厚进行了测量分析,验证了模拟结果的正确性。研究结果表明,多道次双点渐进成形中材料产生明显的径向流动,且随着成形道次增多而增大,同时,成形道次越多零件壁厚均匀性越好;另外,采用变间隔角度设计方法,可改善多道次双点渐进成形零件壁厚分布均匀性,且随着成形道次增多作用越明显。     

拉弯辅助渐进成形直壁件试验研究

针对传统直壁件多道次渐进成形工艺存在的路径规划复杂、加工时间长、壁厚过度减薄的现状,提出了一种拉弯辅助渐进成形直壁件的新工艺。该工艺包含三个步骤:预成形、拉弯组合成形直壁和校形。基于此工艺进行了试验研究,结果表明:拉弯组合成形直壁件壁厚减薄程度小,壁厚分布均匀,加工时间明显缩短,更加符合实际生产的需要;预成角直接决定直壁件最终壁厚,预成形角越大,壁厚减薄越大;在周向压应力的作用下,直壁部分出现局部区域增厚现象,且预成角越小,增厚区域越大。     

金属直壁筒形件数控渐进成形工艺研究

介绍了金属板料数控渐进成形工艺的成形原理、变形分析、直壁筒形件成形的工具路径设计、实验条件及结果分析。根据正弦定律 ,金属板料数控渐进成形工艺 ,不能一次成形出直壁筒形件 ,要成形直壁筒形件 ,必须进行多次成形。为了尽快逼近直壁筒形件 ,设计了平行直线型等三种工具路径方案 ,通过实验和结果分析 ,找到最佳方案。     

金属直壁简形件数控渐进成形工艺研究

介绍了金属板料数控渐进成形工艺的成形原理、变形分析、直壁筒形件成形的工具路径设计、实验条件及结果分析.根据正弦定律,金属板料数控渐进成形工艺,不能一次成形出直壁筒形件,要成形直壁筒形件,必须进行多次成形.为了尽快逼近直壁筒形件,设计了平行直线型等三种工具路径方案,通过实验和结果分析,找到最佳方案.     

渐进成形锥形件壁厚的正弦定理预测精度研究

采用不同加工参数渐进成形铝板锥形件,分析渐进成形过程中锥形件的壁厚变化规律,通过比较不同加工条件下实测板料厚度的变化和差异,并与正弦定理的预测值进行对比,研究了正弦定理对渐进成形锥形件壁厚预测的适用范围和精确度。结果表明:渐进成形锥形件过程中板料壁厚的变化经历了壁厚减薄、壁厚回升和壁厚稳定三个阶段,板料在壁厚减薄区和壁厚回升区之间的"最小值点"最易破裂。通过对比实测壁厚与正弦定理理论预测的壁厚发现,在壁厚稳定区的壁厚值最接近正弦定理的理论预测值,正弦定理适用范围在板料的壁厚稳定区。一次加工产生加工硬化,导致二次加工时在接合处的板料难以变形,平均误差率较高。大部分渐进成形锥形件壁厚稳定区实测的板料壁厚比正弦定理的理论预测值略低1%~2%,且进给量对正弦定理精确度的影响较大。此外,采用列文伯格-麦夸特算法和通用全局优化法建立了锥形件壁厚稳定区以及壁厚减薄区和壁厚回升区的壁厚模型经验公式。     

[成形质量的闭环与自适应控制技术]具有开放几何特征钣金件渐进成形的回弹控制与补偿

实现了具有开放几何特征钣金件的渐进成形。提出采用工艺参数优化、多道次渐进成形和轨迹补偿等方法提高钣金件的几何精度。设计了多道次渐进成形方法的中间构型，目的在于增大材料塑性变形并减小几何偏差。采用层切法轮廓轨迹形成两道次成形中第一道次的构型，为了防止第一道次成形时出现破裂，将非固定方向的成形角度设定为75°，第二道次将非固定方向的板料完全成形。采用基于几何补偿的两道次渐进成形方法可以将开放几何特征钣金件的几何偏差控制在0.5 mm左右。     

异形件两道次拉深试验与有限元模拟

塑性成形领域中对钣金件非对称零件的两道次拉深成形一直是个难题。以非对称形件为研究对象,采用数值模拟和试验相结合的方法进行了研究。试验中采用网格法研究了两道次拉深后得到的成形件局部应变分布和第二道次成形件的壁厚变化。数值模拟中采用两道次连续成形的方法进行了仿真分析,根据仿真结果分析了成形性、应力、应变分布等,同时得到了对应试验结果仿真结果,并将试验结果和仿真结果进行了对比。结果表明,多道次有限元模拟中厚度变化与试验相差较小,可以通过有限元模拟预测多道次成形件厚度;多道次有限元模拟中应变分布与试验相差较小,可以通过有限元模拟预测多道次成形件成形性;采用多道次连续成形方法可以解决多道次成形中不同道次间材料属性变化难处理的问题。     

金属板料多道次渐进成形过程的数值模拟

介绍了金属板料渐进成形工艺的基本原理。以ANSYS／LS—DYNA为分析平台，构建了板料多道次渐进成形的有限元模型，并以LS—PREPOST和ETA／Post—Processor为后处理平台，得到各道次厚度云图及网格变形图。对半球形制件的三道次成形过程进行了模拟，将模拟结果与实验结果进行比较，证明了模拟的可行性。     

基于倾斜轨迹的数控渐进成形厚度均匀化方法

为解决数控渐进成形中成形件厚度不均匀的问题,提出一种基于倾斜轨迹的成形件厚度均匀化方法。该方法采用与水平面成一定角度的倾斜轨迹,使板料姿态在数控渐进成形过程中不断得到调整,进而调整曲面各处的成形角,使曲面各处成形角差异减小,避免成形角过大的曲面因减薄过大而破裂,同时达到成形件厚度均匀化的目的。运用遗传算法,通过优化用来生成倾斜轨迹的模型切割面姿态,进而生成能够使曲面各处成形角差异最小的最佳倾斜轨迹。基于水平轨迹和倾斜轨迹的数控渐进成形数字模拟分析和成形实验结果表明,该方法能使数控渐进成形件厚度差减小且成形件厚度均匀化。     

金属板料多道次渐进成形过程的数值模拟

介绍了金属板料渐进成形工艺的基本原理.以ANSYS/LS-DYNA为分析平台,构建了板料多道次渐进成形的有限元模型,并以LS-PREPOST和ETA/Post-Processor为后处理平台,得到各道次厚度云图及网格变形图.对半球形制件的三道次成形过程进行了模拟,将模拟结果与实验结果进行比较,证明了模拟的可行性.     

外轮廓支撑渐进成形大角度圆锥件的路径研究

基于ANSYS/LS-DYNA软件对外轮廓支撑渐进成形锥形件建立了相应的数值模型。以0.84 mm厚的1060Al为毛坯板料,在单道次渐进成形中模拟了大角度锥形件的成形过程,发现避开减薄带的新路径,可以有效提高其最大成形角度,并通过实验探索了不同工具头半径、轴向进给量等对最大成形角度的影响。对于超过此最大成形角度的锥形件,采用多道次渐进成形的工艺,先根据制件形状反向规划其成形路径,然后通过有限元模拟,调整路径参数,最后制得的大角度锥形件壁厚均匀,形状良好。     

多道次单点渐进成形变形规律试验研究

针对材料在多道次单点渐进成形中的变形规律,研究了其流动特性和应变分布。试验结果表明,多道次单点渐进成形所得零件存在较为明显的第二主应变,且随成形深度的增大而增大,同时,零件壁厚随成形深度的增大明显地减小。针对此问题进行了补充试验,证明增加成形道次可在一定程度上改善成形质量。此外,结合对试验数据的分析,分析了壁厚随成形深度变化的原因,指出对于大成形角度的零件在多道次单点渐进成形中存在成形深度极限。     

直壁筒形件多道次增量成形工艺研究

通过对筒形件数控增量成形工艺的分析和研究，提出了以壁厚均匀化、提高成形极限为目的的直壁件多道次成形路径规划方案。设计了加工轨迹，通过实验研究，对成形路径，尤其是第一道次进行了优化，在此基础上加工获得了高径比为0．5的直壁筒形工件。     

直壁筒形件多道次增量成形工艺研究

通过对筒形件数控增量成形工艺的分析和研究,提出了以壁厚均匀化、提高成形极限为目的的直壁件多道次成形路径规划方案.设计了加工轨迹,通过实验研究,对成形路径,尤其是第一道次进行了优化,在此基础上加工获得了高径比为0.5的直壁筒形工件.     

马鞍面件多道次多点模具成形数值模拟

通过对马鞍面件多道次多点模具成形的有限元数值模拟,阐述了多道次多点模具成形数值模拟的关键技术,并与单工步多点模具成形进行比较,分析了马鞍面件的成形过程,研究了不同曲率半径步长对成形结果的影响.结果表明:多道次多点模具成形与单工步多点模具成形相比改善了板材的受力状况,达到了消除变形集中的目的;多道次多点模具成形时,随着曲率半径步长的减小,板料厚度分布越来越均匀,不易形成集中失稳.     

基于ABAQUS的单点增量成形的数值分析

单点增量成形是一种新型的无切削无模具板料成形的方法,工业生产中可以缩短产品周期,节约生产成本,有着一般成形方法所不具有的优势。本文运用有限元软件Abaqus分析其主要工艺参数:工具头直径d、层间距ΔZ、板料厚度(sheet thickness)sth对单点增量成形的影响,并通过模拟仿真对增量成形反应板料厚度变化规律的正弦定律进行验证,同时分析正弦定律得出板料厚度的分布大于数值仿真的原因。根据数值仿真中板料厚度的分布提出对成形件的分区,同时分析出其应用。     

数控渐进成形中的鼓包问题分析

针对渐进成形过程中的鼓包问题,分析了该现象的形成原因,利用简单试验法分析了零件成形角度、成形深度、成形零件直径、零件形状对鼓包问题的影响规律;并采用三因素两水平的正交试验方法分析了工具头直径、板料厚度、每层进给量及其交互作用对成形结果的影响。结果表明:板料成形角度越小鼓包高度越大,通过优化成形工艺参数可以减小鼓包高度,采用渐进成形正成形方法可以从根本上解决鼓包问题。     

板料增量成形中路径缩放的应用研究

以筒形件的增量成形为例，提出了路径缩放方法，基于预成形试验获得的路径，通过等比例缩放成形大小不同的工件，并对成形工件的壁厚分布进行了分析，从而证明了路径缩放在板料增量成形中应用是可行的。