發(fā)布時(shí)間：2017-07-03 23:07

  本文關(guān)鍵詞：鋁合金型材多點(diǎn)彎曲成形中典型工藝的數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 型材 數(shù)值模擬 多點(diǎn)成形 多道次成形 分段成形

【摘要】：鋁合金型材是一種質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、外形美觀的結(jié)構(gòu)性材料，因其優(yōu)異的力學(xué)性能和卓越的減重輕量化等特點(diǎn)，近年來已在汽車、航空、建筑等重要領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。出于結(jié)構(gòu)力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)以及美觀等方面的考慮因素，鋁合金型材通常都需要彎曲成一定的弧度。多點(diǎn)成形工藝是一種三維曲面柔性成形的全新加工方法，已經(jīng)成功應(yīng)用于板類零件的成形；但對(duì)于厚度較大的型材彎曲成形，尤其是基于多點(diǎn)成形原理的多工步彎曲工藝，尚未有完整的研究成果。將多點(diǎn)成形技術(shù)用于型材壓彎工藝當(dāng)中，對(duì)于實(shí)現(xiàn)型材的柔性化、數(shù)字化彎曲成形有著重要的意義。 本文的主要研究內(nèi)容是分析多點(diǎn)成形的幾種典型工藝用于型材彎曲的可行性與有效性，并確定各個(gè)工藝的合理成形條件和成形范圍。所做工作與結(jié)論如下： 1.建立了A6N01S-T5鋁合金型材多點(diǎn)彎曲的有限元模型，包括適用于大變形問題的材料本構(gòu)關(guān)系方程、選擇相應(yīng)的單元對(duì)型材及其他部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分、對(duì)模型中各個(gè)部件施加載荷和邊界約束等，并對(duì)型材取樣進(jìn)行了拉伸性能試驗(yàn)，測(cè)定型材的各項(xiàng)力學(xué)參數(shù)并獲得數(shù)值模擬中所需的塑性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線。 2.壓痕和截面畸變是多點(diǎn)成形工藝彎曲型材時(shí)會(huì)出現(xiàn)的成形缺陷，需要通過選擇合理的成形條件加以抑制。本文對(duì)不同成形條件下型材的彎曲過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過分析結(jié)果可得，15mm×15mm尺寸的基本體沖頭在3mm厚的彈簧鋼條作為彈性介質(zhì)的成形條件下，可以有效抑制壓痕缺陷的產(chǎn)生；在型材空腔施加內(nèi)充壓強(qiáng)，能夠抑制截面畸變的產(chǎn)生，施加壓強(qiáng)的大小可以通過公式進(jìn)行估算。 3.使用整體模具和多點(diǎn)成形工藝分別對(duì)型材在不同半徑的彎曲過程進(jìn)行數(shù)值模擬，通過對(duì)比兩種工藝彎曲后型材的成形效果，可以看到當(dāng)彎曲半徑大于2000mm時(shí)，成形型材質(zhì)量良好，形狀合格，表明多點(diǎn)成形工藝應(yīng)用于型材彎曲是可行的。 4.研究多道次漸進(jìn)成形工藝用于型材彎曲的成形效果。變形次數(shù)以及變形過程中的成形路徑是影響多道次成形效果的重要因素。對(duì)型材在不同變形路徑和變形次數(shù)進(jìn)行多道次彎曲成形的數(shù)值模擬，可以發(fā)現(xiàn)采用曲率均勻變化的變形路徑能夠比半徑均勻變化的變形路徑獲得更好的成形效果，越多的變形次數(shù)型材的變形越均勻，但會(huì)發(fā)生加工硬化現(xiàn)象。對(duì)型材分別使用多點(diǎn)單次成形和多道次成形工藝在較小的彎曲半徑下進(jìn)行成形，，通過兩種工藝彎曲后型材的輪廓線、等效應(yīng)力分布、截面畸變等的對(duì)比，表明結(jié)合多點(diǎn)技術(shù)的多道次成形工藝能夠進(jìn)一步加工彎曲曲率較大的型材。 5.研究多點(diǎn)分段成形工藝用于型材彎曲的成形效果。利用基于NURBS的協(xié)調(diào)變形設(shè)計(jì)方法對(duì)有效成形區(qū)和自由變形區(qū)之間過渡區(qū)曲面進(jìn)行造型，構(gòu)造出了能夠協(xié)調(diào)有效成形區(qū)和自由變形區(qū)之間的形狀差異的過渡區(qū)曲面。對(duì)型材的分段成形過程中各種影響因素進(jìn)行了數(shù)值模擬和對(duì)比分析，可以得知，在前后兩次壓制區(qū)域之間設(shè)置一定大小的重疊過渡區(qū)，可以有效抑制連接區(qū)的成形缺陷；過渡區(qū)越寬，多點(diǎn)沖頭數(shù)目越多，分段成形質(zhì)量越好；與單次多點(diǎn)成形的成形型材相比，分段成形由于分散了變形量，截面畸變?nèi)毕莞�；彎曲半徑大�?000mm時(shí)，型材基本無截面畸變產(chǎn)生，成形形狀與目標(biāo)形狀吻合，表明分段成形工藝用于型材彎曲是合理可靠的。
【關(guān)鍵詞】：型材 數(shù)值模擬 多點(diǎn)成形 多道次成形 分段成形
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TG389
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 型材的彎曲方式及研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 型材拉彎12-13
• 1.2.2 型材輥彎13-15
• 1.2.3 型材繞彎15-16
• 1.2.4 型材壓彎16-17
• 1.3 多點(diǎn)成形技術(shù)簡述17-19
• 1.3.1 基本原理17
• 1.3.2 研究進(jìn)展17-18
• 1.3.3 技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用實(shí)例18-19
• 1.4 選題意義及主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 型材多點(diǎn)彎曲模型的建立21-41
• 2.1 材料本構(gòu)模型21-27
• 2.1.1 材料本構(gòu)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型21-25
• 2.1.2 材料力學(xué)參數(shù)測(cè)定試驗(yàn)25-27
• 2.2 多點(diǎn)壓彎成形數(shù)值模擬的前處理27-33
• 2.2.1 顯-隱式算法27-29
• 2.2.2 接觸與摩擦模型29-30
• 2.2.3 邊界條件30-31
• 2.2.4 單元類型31-33
• 2.3 成形缺陷及抑制33-40
• 2.3.1 壓痕33-37
• 2.3.2 截面畸變37-40
• 2.4 小結(jié)40-41
• 第3章 型材彎曲基本工藝的數(shù)值模擬41-60
• 3.1 型材的多點(diǎn)成形彎曲工藝41-48
• 3.1.1 成形效果的對(duì)比方法41-43
• 3.1.2 整體模具與多點(diǎn)工藝的成形效果對(duì)比43-48
• 3.2 多道次漸進(jìn)成形工藝48-49
• 3.2.1 技術(shù)特點(diǎn)48-49
• 3.2.2 有限元模型49
• 3.3 多道次漸進(jìn)成形的影響因素49-54
• 3.3.1 變形路徑50-51
• 3.3.2 變形次數(shù)51-54
• 3.4 型材多道次成形的成形效果54-59
• 3.5 小結(jié)59-60
• 第4章 型材的多點(diǎn)分段成形及數(shù)值模擬60-74
• 4.1 分段成形技術(shù)特點(diǎn)60-62
• 4.2 過渡區(qū)協(xié)調(diào)變形設(shè)計(jì)62-64
• 4.2.1 過渡區(qū)的曲率設(shè)計(jì)原則62-63
• 4.2.2 過渡區(qū)的曲面造型方法63-64
• 4.3 分段成形的數(shù)值模擬64-66
• 4.3.1 有限元模型64-65
• 4.3.2 成形曲面調(diào)形65
• 4.3.3 變形信息的傳遞65-66
• 4.4 型材分段成形的影響因素66-72
• 4.4.1 重疊區(qū)的影響66-67
• 4.4.2 過渡區(qū)寬度的影響67-68
• 4.4.3 彎曲半徑的影響68-72
• 4.5 小結(jié)72-74
• 第5章 結(jié)論74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果80-81
• 致謝81

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：515503