【摘要】：板料數(shù)控漸進(jìn)成形是一種先進(jìn)的板料無(wú)模成形技術(shù),因其生產(chǎn)成本低、制造周期短的特點(diǎn),非常適用于各類板料零件的設(shè)計(jì)和試制階段。銅鋁復(fù)合板作為一種復(fù)合材料,兼具銅的高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱、耐腐蝕和鋁的質(zhì)輕、價(jià)廉、資源豐富等優(yōu)點(diǎn),廣泛地應(yīng)用于電力系統(tǒng)、機(jī)械工業(yè)、生活用品等領(lǐng)域。但目前對(duì)銅鋁復(fù)合板的漸進(jìn)成形過(guò)程缺乏深入研究,所以本文以銅鋁復(fù)合板為對(duì)象,通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了板料數(shù)控漸進(jìn)成形工藝下銅鋁復(fù)合板的成形特征;針對(duì)銅鋁復(fù)合板漸進(jìn)成形過(guò)程在ABAQUS中建立了有效的有限元模型,分析了銅鋁復(fù)合板單道次漸進(jìn)成形力與多道次漸進(jìn)成形力的特點(diǎn)。論文研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了不同工藝參數(shù)下銅鋁復(fù)合板的漸進(jìn)成形性能、零件表面質(zhì)量、異種金屬界面以及壁厚分布。研究發(fā)現(xiàn):增大工具頭直徑、減小軸向進(jìn)給量和進(jìn)給速度均能小幅度提高板料的漸進(jìn)成形性能;軸向進(jìn)給量、成形角和工具頭直徑等對(duì)零件加工面的表面質(zhì)量有較大影響,而非加工面的表面質(zhì)量?jī)H受成形角的影響較大;漸進(jìn)成形前后,板料的銅層和鋁層界面未發(fā)生較大變化;不同成形角零件的壁厚實(shí)測(cè)值均小于正弦定律的計(jì)算值,以銅為加工面的零件的銅層厚度小于以鋁為加工面的零件。(2)在ABAQUS中分別使用整體和分層的方法定義了板料屬性,建立了銅鋁復(fù)合板漸進(jìn)成形有限元模型。研究發(fā)現(xiàn):兩種方法建立的有限元模型均能準(zhǔn)確地模擬板料的成形過(guò)程,但分層定義板料屬性時(shí),計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。(3)研究了單道次漸進(jìn)成形過(guò)程中不同工藝參數(shù)對(duì)各方向成形力的影響,對(duì)比了三種成形力預(yù)測(cè)值的精度,重新擬合了預(yù)測(cè)成形力的經(jīng)驗(yàn)公式。研究發(fā)現(xiàn):隨著軸向進(jìn)給量、工具頭直徑和成形角的增大,軸向和徑向成形力增大;僅軸向進(jìn)給量對(duì)切向成形力有較大影響;有限元方法對(duì)成形力的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值較符合,而基于純剪切作用的理論公式和經(jīng)驗(yàn)公式存在較大誤差,重新擬合后得到的經(jīng)驗(yàn)公式能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)成形力。(4)分析了多道次漸進(jìn)成形力的特征,利用ABAQUS研究了不同多道次成形路徑下,漸進(jìn)成形零件的壁厚分布以及成形力特點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn):板料經(jīng)一道次漸進(jìn)成形后,因零件壁厚分布不均、力學(xué)性質(zhì)變化等原因,使得多道次漸進(jìn)成形的受力情況更加復(fù)雜;合適的成形路徑不僅能夠優(yōu)化零件的壁厚分布情況,而且還能降低總成形力的最大值。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG659
【圖文】：

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文后獲得所需形狀和尺寸的零件，如圖 1-1d 所示[4]。旋壓成形雖然能夠提高料利用率，但該技術(shù)對(duì)旋壓設(shè)備和人工操作的要求比較高，且只適用于空轉(zhuǎn)體零件的成形，板材的厚度也不宜過(guò)大。激光成形分為激光熱應(yīng)力成形和激光沖擊波成形兩種形式。激光熱應(yīng)力主要通過(guò)激光束掃描金屬薄板表面，使熱作用區(qū)域產(chǎn)生明顯的溫度梯度，熱應(yīng)力的非均勻分布，從而使板料產(chǎn)生塑性變形，如圖 1-1e 所示[5];激光沖成形是基于激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，通過(guò)高功率、短脈沖的強(qiáng)激光于覆蓋在金屬板料表面上的柔性貼膜，使其迅速汽化電離形成高溫高壓的子體而爆炸，產(chǎn)生向金屬內(nèi)部傳播的強(qiáng)烈沖擊波，由于沖擊波壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大料的動(dòng)態(tài)屈服強(qiáng)度，從而使板料產(chǎn)生塑性變形，如圖 1-1f 所示[6]。

適應(yīng)了多品種、少批量生產(chǎn)，適應(yīng)了交貨時(shí)間短、快速響應(yīng)用戶需條件。該工藝可以直接應(yīng)用于汽車工業(yè)、醫(yī)療器械、工藝美術(shù)品等產(chǎn)品的制造，對(duì)提高我國(guó)相關(guān)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要的意義，如圖 1-3 所示。圖 1-2 板料數(shù)控漸進(jìn)成形技術(shù)示意圖[8]

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文設(shè)計(jì)，適應(yīng)了多品種、少批量生產(chǎn)，適應(yīng)了交貨時(shí)間短、快速響應(yīng)用戶需條件。該工藝可以直接應(yīng)用于汽車工業(yè)、醫(yī)療器械、工藝美術(shù)品等產(chǎn)品的制造，對(duì)提高我國(guó)相關(guān)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要的意義，如圖 1-3 所示。

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本文編號(hào)：2777848