复杂曲率铝合金2B06零件液压胀形过程及失效控制研究

发布时间：2020-05-21 01:49

【摘要】：航空航天、汽车产品主要通过结构优化设计、采用新型材料和新型成形工艺实现其轻量化的要求。铝合金作为轻质材料,在航空领域的应用最多,但是铝合金在室温下的成形性能较差,并且航空件的质量精度要求非常高,传统成形工艺无法满足这些要求,在这个背景下板材充液成形技术得到了越来越多的应用。铝合金航空结构件大多具有复杂曲面,其中局部小圆角特征在成形过程容易发生破裂、贴模差等失效,限制了先进充液成形技术的应用,因此本文基于铝合金2B06研究复杂曲率零件的小圆角充液成形过程,通过工艺参数优化控制小圆角成形过程中的失效。首先确定小圆角充液成形过程中的影响因素:摩擦系数、压边力、自由胀高度、液室压力等。选择了几种不同的润滑介质;给出成形过程中压边力的计算、液压与圆角半径关系的计算;设置了不同的自由胀高度;并将模具型面设计为具有中心小圆角特征、大曲率特征及底部尖角特征的复杂曲面,以方便研究小特征在液压成形过程中的自由填充过程。利用DYNAFORM/LS-DYNA软件对复杂曲率零件充液成形过程进行数值模拟研究,通过最大自由胀高度的破裂实验确定液室压力,分析了不同自由胀高度下零件的壁厚及应力分布规律;同时分析了不同自由胀高度下零件各特征的贴模度分布;另外研究了大曲率特征的回弹规律及液压对小特征圆角的变形影响。通过数值模拟与实验的方法进行不同摩擦系数、压边力、自由胀高度下板材液压胀形的破裂实验,研究了不同工艺参数对零件成形极限和板材极限圆角半径的影响;分析了不同工艺参数下材料各部分的流动特点;同时分析了零件各特征随液压变化的变形规律。设计了一套模具,可以实现不同自由胀高度的调节。进行板材液压胀形实验,得到零件在不同工艺条件下的贴模度分布规律和壁厚分布规律,验证了模拟结果的正确性。根据模拟结果设置优化后的工艺参数,成形出表面质量好、局部圆角半径小的零件,通过工艺参数优化控制了小圆角破裂、贴模差等失效。
【图文】：

充液成形,板材,主动式,凸模

回转件、复杂曲率零件以及大型覆盖件等。逡逑板材充液成形根据液体的作用形式分为主动式和被动式两种［２３］。其中被动逡逑式充液成形即板材充液拉深，成形过程分为几个步骤［２４＿２６１，如图１．１所示。（１）首逡逑先在液室内充满液体，然后设定压边力的变化曲线，压边模向下运动直至压紧板逡逑材，并按照设定的压边力Ｆ对板材施加力。（２）设置液压Ｐ随时间的变化曲线及逡逑凸模的位移变化曲线，参数都设置好后，凸模开始向下运动，同时液压按照加载逡逑曲线增加，期间压边系统按照设定值或设定曲线压紧板材，直至拉深成形结束为逡逑止。（３）拉深变形结束后先使增压系统的增压缸退回，卸载液压，然后凸模和压逡逑边模回复原位，取出成形后的零件。应注意成形过程的排气及取出零件时注意不逡逑要发生额外的变形。液室压力的变化由很多因素决定，比如材料的性能，零件的逡逑形状

示意图,充液成形,主动式,示意图

材压紧至凹模上，然后再按设定的压边力压紧板材，使液体增压作为传力介质，逡逑代替传统的凸模，将板材拉入凹模并成形出最终零件形状。成形完成后，液室卸逡逑压，压边模回复原位，最后取出成形零件，如图１．２所示［２７，２８】。逡逑！逡逑：逡逑ｉ逡逑ｉ逡逑■Ｐ．邋ｐ逡逑＼逡逑图１．２主动式充液成形示意图逡逑板材充液成形方法越来越多的应用于汽车车身，飞机壁板，电器用具，，厨具逡逑和饮料罐等现代制造产业中用于生产具有质量高，精确度高的复杂曲面零逡逑件。与传统成形方法相比，具有以下特点［３３］：逡逑（１）
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V261

【参考文献】