【摘要】：航空航天、汽車產(chǎn)品主要通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、采用新型材料和新型成形工藝實(shí)現(xiàn)其輕量化的要求。鋁合金作為輕質(zhì)材料,在航空領(lǐng)域的應(yīng)用最多,但是鋁合金在室溫下的成形性能較差,并且航空件的質(zhì)量精度要求非常高,傳統(tǒng)成形工藝無法滿足這些要求,在這個背景下板材充液成形技術(shù)得到了越來越多的應(yīng)用。鋁合金航空結(jié)構(gòu)件大多具有復(fù)雜曲面,其中局部小圓角特征在成形過程容易發(fā)生破裂、貼模差等失效,限制了先進(jìn)充液成形技術(shù)的應(yīng)用,因此本文基于鋁合金2B06研究復(fù)雜曲率零件的小圓角充液成形過程,通過工藝參數(shù)優(yōu)化控制小圓角成形過程中的失效。首先確定小圓角充液成形過程中的影響因素:摩擦系數(shù)、壓邊力、自由脹高度、液室壓力等。選擇了幾種不同的潤滑介質(zhì);給出成形過程中壓邊力的計(jì)算、液壓與圓角半徑關(guān)系的計(jì)算;設(shè)置了不同的自由脹高度;并將模具型面設(shè)計(jì)為具有中心小圓角特征、大曲率特征及底部尖角特征的復(fù)雜曲面,以方便研究小特征在液壓成形過程中的自由填充過程。利用DYNAFORM/LS-DYNA軟件對復(fù)雜曲率零件充液成形過程進(jìn)行數(shù)值模擬研究,通過最大自由脹高度的破裂實(shí)驗(yàn)確定液室壓力,分析了不同自由脹高度下零件的壁厚及應(yīng)力分布規(guī)律;同時分析了不同自由脹高度下零件各特征的貼模度分布;另外研究了大曲率特征的回彈規(guī)律及液壓對小特征圓角的變形影響。通過數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行不同摩擦系數(shù)、壓邊力、自由脹高度下板材液壓脹形的破裂實(shí)驗(yàn),研究了不同工藝參數(shù)對零件成形極限和板材極限圓角半徑的影響;分析了不同工藝參數(shù)下材料各部分的流動特點(diǎn);同時分析了零件各特征隨液壓變化的變形規(guī)律。設(shè)計(jì)了一套模具,可以實(shí)現(xiàn)不同自由脹高度的調(diào)節(jié)。進(jìn)行板材液壓脹形實(shí)驗(yàn),得到零件在不同工藝條件下的貼模度分布規(guī)律和壁厚分布規(guī)律,驗(yàn)證了模擬結(jié)果的正確性。根據(jù)模擬結(jié)果設(shè)置優(yōu)化后的工藝參數(shù),成形出表面質(zhì)量好、局部圓角半徑小的零件,通過工藝參數(shù)優(yōu)化控制了小圓角破裂、貼模差等失效。
【圖文】：

回轉(zhuǎn)件、復(fù)雜曲率零件以及大型覆蓋件等。逡逑板材充液成形根據(jù)液體的作用形式分為主動式和被動式兩種［２３］。其中被動逡逑式充液成形即板材充液拉深，成形過程分為幾個步驟［２４＿２６１，如圖１．１所示。（１）首逡逑先在液室內(nèi)充滿液體，然后設(shè)定壓邊力的變化曲線，壓邊模向下運(yùn)動直至壓緊板逡逑材，并按照設(shè)定的壓邊力Ｆ對板材施加力。（２）設(shè)置液壓Ｐ隨時間的變化曲線及逡逑凸模的位移變化曲線，參數(shù)都設(shè)置好后，凸模開始向下運(yùn)動，同時液壓按照加載逡逑曲線增加，期間壓邊系統(tǒng)按照設(shè)定值或設(shè)定曲線壓緊板材，直至拉深成形結(jié)束為逡逑止。（３）拉深變形結(jié)束后先使增壓系統(tǒng)的增壓缸退回，卸載液壓，然后凸模和壓逡逑邊模回復(fù)原位，取出成形后的零件。應(yīng)注意成形過程的排氣及取出零件時注意不逡逑要發(fā)生額外的變形。液室壓力的變化由很多因素決定，比如材料的性能，零件的逡逑形狀

材壓緊至凹模上，然后再按設(shè)定的壓邊力壓緊板材，使液體增壓作為傳力介質(zhì)，逡逑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的凸模，將板材拉入凹模并成形出最終零件形狀。成形完成后，液室卸逡逑壓，壓邊�；貜�(fù)原位，最后取出成形零件，如圖１．２所示［２７，２８】。逡逑！逡逑：逡逑ｉ逡逑ｉ逡逑■Ｐ．邋ｐ逡逑＼逡逑圖１．２主動式充液成形示意圖逡逑板材充液成形方法越來越多的應(yīng)用于汽車車身，飛機(jī)壁板，電器用具，，廚具逡逑和飲料罐等現(xiàn)代制造產(chǎn)業(yè)中用于生產(chǎn)具有質(zhì)量高，精確度高的復(fù)雜曲面零逡逑件。與傳統(tǒng)成形方法相比，具有以下特點(diǎn)［３３］：逡逑（１）
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V261

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2673541