【摘要】：航空航天、汽車等領(lǐng)域的許多零件存在異形構(gòu)件和局部結(jié)構(gòu),傳統(tǒng)的板料成形工藝制造周期長、試制費(fèi)用高,難以適應(yīng)異形結(jié)構(gòu)、小批量和試制的需求。雙面多點(diǎn)增量成形(Double Side Multi-Ponit Incremental Sheet Forming,DMISF)工藝具有成形精度高、生產(chǎn)柔性大、斷裂極限高等優(yōu)點(diǎn),尤其適合小批量、局部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件成形。本文引入電輔助條件,提出電輔助雙面多點(diǎn)增量成形工藝(Electrically-assisted Double Side Multi-Ponit Incremental Sheet Forming,E-DMISF)的新方法,利用電輔助對材料的增塑效應(yīng),進(jìn)一步提高其成形能力。然而電輔助雙面多點(diǎn)增量成形工藝是電—熱—結(jié)構(gòu)多場耦合的復(fù)雜過程,成形過程中材料的流變非常復(fù)雜,急需探討E-DMISF工藝條件下的材料成形能力和斷裂極限,以實現(xiàn)E-DMISF工藝路徑的合理規(guī)劃,從而指導(dǎo)薄壁構(gòu)件的成形工藝設(shè)計。本文以2024-T3鋁合金為研究對象,建立了E-DMISF工藝的有限元仿真模型和實驗平臺。針對E-DMISF工藝,以曲母線圓錐臺和曲母線方錐臺為特征件,開展了以應(yīng)力三軸度為特征函數(shù)的斷裂極限實驗和理論研究,得到了電流參數(shù)等對斷裂極限的影響并進(jìn)行了驗證。論文完成的工作主要包括:進(jìn)行了E-DMISF工藝成形過程中變形區(qū)的應(yīng)力分析,結(jié)合Hertz接觸理論和脈沖電流影響函數(shù)得到了應(yīng)力三軸度的表達(dá)公式。基于ABAQUS軟件,研究了E-DMISF工藝的“電-熱-結(jié)構(gòu)”的多場耦合仿真建模方法。設(shè)計曲母線圓錐臺和曲母線方錐臺作為斷裂極限研究的特征件,通過特征件的仿真分析,確定了成形過程中材料從拉伸區(qū)進(jìn)入和離開壓縮區(qū)時對應(yīng)的等效應(yīng)變,并為實驗平臺設(shè)計提供了電流、成形力等初步的實驗參數(shù)。設(shè)計并搭建了E-DMISF工藝實驗平臺,進(jìn)行了E-DMISF工藝條件下的斷裂極限實驗研究。獲得了不同電流參數(shù)下的材料的最大成形角和最大成形高度,確定了不同電流參數(shù)下的成形力。研究不同電流參數(shù)下的斷裂極限實驗曲線,獲得E-DMISF工藝條件下的斷裂極限經(jīng)驗公式。分析不同工藝條件下的應(yīng)力三軸度曲線,結(jié)合實驗結(jié)果建立了以應(yīng)力三軸度為特征函數(shù)的E-DMISF工藝條件下斷裂極限的判定準(zhǔn)則。通過實驗和理論分析發(fā)現(xiàn)電流的引入確實可以提高其斷裂極限,同時得到了電流對E-DMISF工藝中斷裂極限的影響規(guī)律并進(jìn)行了驗證。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.21
【圖文】：

39bb) Profile error3-13 E-DMISFFig. 3-13 Profile error of E-DMISF process of hyperbolic truncated con真結(jié)果與理論輪廓對比，如圖 3-13 所示，所取截面為成形中 x = 0處為板料中心。由圖 3-13 可以看出，在法蘭區(qū)成形大達(dá)到了 1.52mm，而在成形區(qū)，除了圓錐臺底部過渡圓角的影響偏離理想輪廓較為嚴(yán)重，其輪廓度誤差達(dá)到了 0.5m差處于±0.15mm 內(nèi)，和理想輪廓非常接近。法蘭區(qū)誤差較著支撐工具頭的徑向進(jìn)給，法蘭部分缺少支撐因而在變形了一定的“下陷”�？紤]到實際生產(chǎn)中也存在法蘭塌陷的情限元模型在誤差允許范圍內(nèi)具有相當(dāng)高的精度。

4-2 E-DMSIFFig. 4-2 Forming system of E-DMISF process頭總成如圖 4-3（a）所示，在待成形薄板一側(cè)設(shè)置一個接至由三組絲杠導(dǎo)軌組成的移動模塊上，每組絲杠導(dǎo)可實現(xiàn)成形工具頭總成在該方向上的移動。成形工具自由度，這樣可以很大程度上減輕成形過程中由于工”從而提高材料成形質(zhì)量。成形工具頭總成向外引出。）為支撐工具頭總成。在待成形薄板另外一側(cè)設(shè)置三個頭分別固定于套筒中，均勻分布于一個固定卡爪座上工具頭通過滑塊實現(xiàn)在導(dǎo)軌中的移動，每條導(dǎo)軌末端運(yùn)動。固定卡爪座與成形工具頭總成一樣，后接三組移動自由度，同時固定卡爪座可以實現(xiàn)繞自身軸線的，實驗過程中，導(dǎo)電滑環(huán)輸入端與直流脈沖電源相連電。成形工具頭與支撐工具頭的材料均采用 45 鋼，經(jīng)C。

應(yīng)力三軸度的分布如圖 5-6 所示，涉及到的工藝參數(shù)如表 5-3 所5-3 E-DMISFTable 5-3 Parameters in E-DMISF processT(K) j (A/mm2)1 298 üü2 323 10.13 373 12.14 423 15.55 473 17.8

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

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本文編號：2797837