型材变曲率滚弯成形工艺研究

发布时间：2017-08-20 01:09

  本文关键词：型材变曲率滚弯成形工艺研究

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【摘要】：变曲率滚弯成形是航空企业常用的一种型材弯曲成形加工工艺,具有加工时间少、加工费用低、滚轮更换方便等优点,适用于各类型材的小批量弯曲加工成形。但由于滚弯成形属于无模成形,成形过程中一侧拉伸,另一侧压缩,型材内部既存在弹性变形又存在塑性变形,导致成形过程中回弹量非常大,难以控制成形精度,同时,目前滚弯成形装备的在线尺寸检测环节精度不高、控制系统落后,导致滚弯成形工艺与有模成形工艺相比精度相对较低,无法满足航空、航天类弯曲零件的精度要求,为提高变曲率型材滚弯成形工艺控制精度,本文主要进行了以下几个方面内容的研究工作:首先对型材滚弯成形弹塑性理论进行分析,推导出一般条件下的滚弯成形回弹半径表达式,在此基础上,引入型材中性层概念,求解出型材中性层弯曲半径的表达式,将该表达式代入一般回弹半径公式,得出最终的滚弯成形回弹半径表达式。其次建立了滚弯成形运动控制坐标表达式;对滚弯成形工艺过程的工装进行设计,有效避免滚弯成形件表面的擦伤和划伤;同时对弯曲成形件的逆向展开过程进行分析;对变曲率滚弯成形工艺进行研究,采用分段式成形方法,实现理论上的变曲率滚弯成形。然后建立了滚弯成形有限元仿真模型,得出了滚弯成形后型材整体的应力、应变及截面应力、应变的变化规律;对型材回弹模拟方法进行对比分析研究,采用无模法实现了滚弯成形回弹仿真,对型材回弹量进行定义,并找到相应地回弹半径测量方法;对滚弯回弹模拟结果进行分析,将不同滚弯成形半径型材回弹量的模拟值和理论值进行对比,同时分析了摩擦因素、滚轮夹持力、滚轮转速、滚弯半径等因素对型材回弹半径的影响,通过对滚轮运动轨迹的定义,实现了变曲率型材滚弯成形的模拟仿真。
【关键词】：型材 滚弯 回弹 变曲率
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V261
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 引言10
• 1.2 课题背景与研究意义10-12
• 1.3 型材类别及质量缺陷12-15
• 1.3.1 型材的类别12-13
• 1.3.2 型材滚弯成形中的质量缺陷13-15
• 1.4 国内外研究动态15-18
• 1.4.1 钣金件弯曲回弹研究现状15-16
• 1.4.2 中性层研究现状16-17
• 1.4.3 滚弯成形研究现状17-18
• 1.5 课题的主要内容18-19
• 第2章 型材滚弯回弹理论基础及中性层研究19-28
• 2.1 型材弹塑性弯曲变形理论19
• 2.2 型材滚弯成形基本原理19-20
• 2.3 型材滚弯成形回弹的理论分析20-24
• 2.3.1 滚弯成形回弹产生的原因20
• 2.3.2 滚弯回弹半径一般表达式20-24
• 2.4 型材弯曲中性层半径计算24-27
• 2.5 滚弯成形回弹半径最终表达式27
• 2.6 本章小结27-28
• 第3章 滚弯成形参数控制方法及变曲率滚弯成形方法分析28-35
• 3.1 滚弯成形运动坐标关系式的建立28-30
• 3.1.1 四轴滚弯设备结构28
• 3.1.2 滚轮运动坐标参数关系式的建立28-30
• 3.2 成形滚轮设计30-32
• 3.2.1 合理的工装设计30-31
• 3.2.2 滚轮结构设计31-32
• 3.2.3 滚轮尺寸确定32
• 3.3 逆向展开技术32-33
• 3.4 型材变曲率滚弯成形方法分析33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第4章 型材滚弯成形有限元仿真35-51
• 4.1 滚弯成形仿真过程分析35
• 4.2 滚弯成形仿真模型35-39
• 4.3 滚弯成形模拟结果分析39-50
• 4.3.1 滚弯成形过程中应力变化39-43
• 4.3.2 滚弯成形过程中应变变化43-47
• 4.3.3 型材截面应力应变变化47-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 变曲率型材弯曲件回弹数值模拟51-63
• 5.1 回弹模拟方法51-52
• 5.2 回弹量及曲率半径测量52-53
• 5.3 模拟回弹结果分析53-60
• 5.3.1 理论计算与模拟结果对比53-54
• 5.3.2 各因素对回弹半径的影响54-57
• 5.3.3 型材回弹前后变化57-60
• 5.4 变曲率型材回弹仿真60-62
• 5.5 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果67-68
• 致谢68

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本文编号：703863