本文關(guān)鍵詞：連續(xù)輥壓成形數(shù)值模擬及起皺缺陷研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：三維曲面件以其形狀靈活多變、質(zhì)量可靠的優(yōu)點在汽車制造、航空板料、船舶制造、建筑設(shè)計、藝術(shù)品設(shè)計等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的三維曲面成形方法還是以模具成形為主,成形精度高,一致性好,但是這種成形方式的效率較低、成本較高。小批量、單件生產(chǎn)、短周期生產(chǎn)這些新的三維曲面成形工藝要求在現(xiàn)代社會很多領(lǐng)域被提了出來。為適應(yīng)市場需求,連續(xù)輥壓成形工藝被提了出來。連續(xù)輥壓成形工藝運用一對可彎曲輥形成不均勻輥縫,板料在彎曲輥的轉(zhuǎn)動下通過輥縫,在彎曲輥的橫向彎曲下板料實現(xiàn)橫向彎曲,通過不均勻輥縫后板料橫向上產(chǎn)生不均勻減薄從而產(chǎn)生縱向彎曲。調(diào)整輥縫形狀,可實現(xiàn)不同三維曲面件的成形,成本低、效率高、成形方式靈活。在連續(xù)輥壓成形工藝中,輥縫控制是成形關(guān)鍵,而不同成形參數(shù)的選取對成形結(jié)果也有較大的影響,不合理的參數(shù)設(shè)置會使得成形件成形困難,嚴重者出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。本文對連續(xù)輥壓成形工藝的輥縫控制方法進行了表述,對成形誤差進行分析,對板厚、輥壓速度等成形參數(shù)對成形結(jié)果的影響進行了數(shù)值模擬分析,為實驗提供基礎(chǔ)。重點對連續(xù)輥壓成形失穩(wěn)起皺缺陷進行了數(shù)值模擬與實驗驗證,對于連續(xù)輥壓成形工藝的優(yōu)化提供依據(jù)。本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)完成連續(xù)輥壓成形數(shù)值模擬的建模,通過數(shù)值模擬對連續(xù)輥壓成形件質(zhì)量進行分析。通過對成形件形狀分析,得出成形件質(zhì)量良好。對鞍形件和凸曲面件成形誤差進行分析。在鞍形件成形中,沿縱向上中部區(qū)域成形效果更好,而且越靠近中間區(qū)域成形件曲率半徑越小。成形件的質(zhì)量從中部到兩側(cè)依次變差。在連續(xù)輥壓成形凸曲面件中,在不同縱向位置成形質(zhì)量良好。成形件在輥壓方向上在中間位置質(zhì)量稍微好些,從輥壓開始端到輥壓成形件中間部位,凸曲面件質(zhì)量較為穩(wěn)定,成形質(zhì)量都略微好于輥壓成形結(jié)束階段。(2)對一些成形參數(shù)對凸曲面成形結(jié)果的影響進行分析。分析了不同板料厚度下成形件的曲率變化,結(jié)果表明厚度較大時,得成形件在最大減薄量相同的條件下,橫向和縱向曲率半徑增大,等效應(yīng)力應(yīng)變也減小。在最大減薄率相同的條件下,隨著厚度的增加成形件縱向曲率半徑增大,橫向曲率半徑也有所增加,但變化程度不如縱向明顯。對輥壓成形速度進行數(shù)值模擬,結(jié)果顯示輥壓速度增加使得成形件Mises應(yīng)力增大,等效塑性應(yīng)變減小。較大的輥速使縱向曲率增加,橫向曲率減小,較大的輥速不利于板料的充分變形,對成形質(zhì)量不利。(3)對連續(xù)輥壓成形工藝中的起皺情況進行分析,并對引起失穩(wěn)起皺的一些參數(shù)進行數(shù)值模擬。對連續(xù)輥壓成形件失穩(wěn)起皺區(qū)域進行說明,在鞍形件中起皺易發(fā)生在邊緣區(qū)域,凸曲面件中,起皺易發(fā)生在成形件中間區(qū)域。在最大壓縮率不同情況下,隨著最大壓縮率的增加,鞍形件邊緣區(qū)域和凸曲面件中間區(qū)域的起皺情況都有加重的趨勢。通過對板料厚度對起皺情況的影響的分析,板料厚度較大時失穩(wěn)起皺現(xiàn)象不易產(chǎn)生。分析鞍形件在不同柔性輥半徑下輥壓成形件中的失穩(wěn)起皺情況,得知較大的柔性輥半徑對連續(xù)輥壓成形中的失穩(wěn)起皺有一定的抑制作用。(4)進行連續(xù)輥壓成形相關(guān)實驗,并與數(shù)值模擬相比較,對模擬結(jié)果進行實驗驗證。實驗驗證連續(xù)輥壓成形速度對凸曲面件形狀的影響,可得較小的輥壓速度可以增大橫向曲率與縱向曲率的比值,更易成形雙向曲率明顯的三維曲面件。對壓縮率不同下的凸曲面件和鞍形件進行實驗研究,分析兩種成形件的失穩(wěn)起皺情況,可得在較大壓縮率下凸曲面件中部與鞍形件邊緣容易失穩(wěn)起皺,實驗件中的最大皺紋高度要大于數(shù)值模擬中的皺紋高度,但皺紋高度隨著壓縮率增大而增加的整體趨勢一致,驗證了數(shù)值模擬中對起皺情況的預(yù)測。在相同條件下,通過實驗驗證了板料厚度較大時失穩(wěn)起皺現(xiàn)象不易產(chǎn)生。
【關(guān)鍵詞】：連續(xù)輥壓 柔性輥 三維曲面 起皺缺陷 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG306
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-23
• 1.1 引言13
• 1.2 板料柔性成形技術(shù)13-16
• 1.2.1 多點對壓成形13-15
• 1.2.2 多點拉伸成形15-16
• 1.3 板料連續(xù)成形技術(shù)16-20
• 1.3.1 軋制成形16
• 1.3.2 柔性增量滾彎成形16-17
• 1.3.3 曲面連續(xù)柔性輥彎成形17-18
• 1.3.4 基于多點調(diào)形技術(shù)的連續(xù)輥壓成形18-20
• 1.4 選題意義和主要研究內(nèi)容20-21
• 1.4.1 選題意義20-21
• 1.4.2 主要研究內(nèi)容21
• 1.5 小結(jié)21-23
• 第2章 曲面連續(xù)輥壓成形原理23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 曲面連續(xù)輥壓成形基礎(chǔ)23-28
• 2.2.1 不均勻輥縫和可彎曲輥23-24
• 2.2.2 成形件幾何分析24-26
• 2.2.3 連續(xù)輥壓成形過程26-27
• 2.2.4 連續(xù)輥壓成形接觸區(qū)域分析27-28
• 2.3 縱向彎曲變形分析28-30
• 2.4 輥縫控制函數(shù)30-34
• 2.4.1 連續(xù)輥壓成形鞍形件輥縫控制30-32
• 2.4.2 連續(xù)輥壓成形凸曲面件輥縫控制32-34
• 2.5 小結(jié)34-35
• 第3章 連續(xù)輥壓成形數(shù)值模擬35-57
• 3.1 引言35
• 3.2 有限元模型建立35-38
• 3.2.1 柔性輥離散化建模35-37
• 3.2.2 成形過程及邊界條件的設(shè)置37-38
• 3.3 模擬成形結(jié)果分析38-41
• 3.3.1 成形應(yīng)力應(yīng)變38-39
• 3.3.2 成形件形狀分析39-41
• 3.4 連續(xù)輥壓成形中的誤差分析41-48
• 3.4.1 鞍形件成形誤差分析42-45
• 3.4.2 凸曲面件成形誤差分析45-48
• 3.5 成形參數(shù)對結(jié)果的影響48-56
• 3.5.1 最大壓縮量相同時板厚對成形性的影響48-51
• 3.5.2 最大壓縮率相同時板厚對成形性的影響51-53
• 3.5.3 柔性輥轉(zhuǎn)速對成形結(jié)果的影響53-56
• 3.6 小結(jié)56-57
• 第4章 連續(xù)輥壓成形中起皺缺陷的數(shù)值模擬分析57-77
• 4.1 引言57
• 4.2 曲面成形中的起皺現(xiàn)象57-60
• 4.2.1 成形過程中失穩(wěn)起皺的條件57-58
• 4.2.2 失穩(wěn)起皺區(qū)域分析58-60
• 4.2.3 起皺程度的表示方式60
• 4.3 曲面成形中起皺現(xiàn)象的數(shù)值模擬60-73
• 4.3.1 不同最大壓縮率下的失穩(wěn)起皺情況60-66
• 4.3.2 板厚對起皺的影響66-70
• 4.3.3 失穩(wěn)起皺區(qū)域內(nèi)的塑性應(yīng)變70-73
• 4.4 柔性輥半徑對失穩(wěn)起皺的影響73-74
• 4.5 小結(jié)74-77
• 第5章 曲面連續(xù)輥壓成形實驗77-95
• 5.1 引言77
• 5.2 連續(xù)輥壓成形裝置77-79
• 5.3 實驗件測量方法79-81
• 5.3.1 厚度測量方法79
• 5.3.2 三維曲面測量方法79-81
• 5.4 連續(xù)輥壓成形實驗81-93
• 5.4.1 連續(xù)輥壓成形速度對成形件的影響81-83
• 5.4.2 典型件成形的兩種失穩(wěn)起皺83-89
• 5.4.3 板料厚度對失穩(wěn)起皺的影響89-93
• 5.5 起皺缺陷的預(yù)防措施93-94
• 5.5.1 壓縮率較小時成形件中起皺減輕93
• 5.5.2 板料厚度較大時成形件中起皺減輕93-94
• 5.5.3 增大柔性輥半徑抑制起皺的產(chǎn)生94
• 5.6 小結(jié)94-95
• 第6章 結(jié)論和展望95-97
• 參考文獻97-103
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文103-105
• 致謝105-106

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本文編號：282406