多点数字化成形工艺试验及其数值模拟研究

发布时间：2018-04-10 07:28

本文选题：多点成形　切入点：板材成形　出处：《吉林大学》2017年硕士论文

【摘要】：多点成形是板材成形领域的一种新型成形方式,可以利用一套装置成形多种工件,具有高效、可重构、易于实现自动化生产等优势。随着国民生活水平的不断提升,多样化、个性化已经成为时代发展的主流,传统的单一化、大批量生产已经不能满足人们的需要。因此,对于多点成形的研究具有重要意义。柔性压边多点成形是将多点成形与柔性压边相结合的柔性成形技术,能够实现板材的快速、高效、数字化成形;与无压边多点成形相比较,能够有效抑制起皱缺陷。以往的柔性压边多点成形中,压边面根据成形曲面的不同形状生成相应的曲面,还可以控制压边力的大小;但压边面的尺寸是固定的,所成形的零件尺寸较小时,材料利用率非常低,而且反而增加了复杂形状工件的成形难度。本文研究了一种新型柔性压边多点成形技术,其压边块尺寸与压边块布置方式可以随意变化,可根据目标形状的大小调整坯料尺寸,大大提高材料利用率,降低制造成本,并获得更好的成形结果,同时还有可能省略三维曲面件成形后的轮廓裁剪工序。另外,本文将多点成形技术应用于非金属材料——人造大理石板材的热成形中,拓宽了多点成形的应用领域,证实了其在金属板材和非金属板材成形中的通用性。本文的主要研究内容和结论如下:(1)柔性压边多点成形工艺及实验研究构思了一种新型柔性压边多点成形技术,探讨了其工作原理;研究了柔性压边多点成形时的设备、材料以及成形过程。探讨了压边面积和压边条层数对于成形结果的影响,结果表明:压边块尺寸为24×10mm,并在板材上下均设置3层1mm压边条时,成形装置的柔性良好,所得的成形件质量也良好。将柔性压边和无压边多点成形时的成形过程及成形结果进行对比,结果表明:柔性压边方式可以有效抑制板材成形过程中的起皱缺陷。(2)柔性压边多点成形工艺的数值模拟研究建立了柔性压边多点成形有限元模型,探讨了有限元模型中材料参数、接触和摩擦类型、载荷与边界条件以及单元类型和网格划分的具体设置。研究了压边块尺寸、压边条层数以及压边力大小对成形结果的影响,结果表明:采用24×10mm的压边块比50×10mm的压边块能够使应力应变分布更加均匀合理;压边条分层能够有效提高压边装置的柔性,板材上下均采用3层1mm压边条时,柔性最好;压边力组合为8,5,0.5MPa时获得了质量良好的成形件。(3)柔性压边与无压边多点成形结果的对比研究建立了柔性压边与无压边多点成形有限元模型,对两种模拟结果进行了对比,结果表明:柔性压边多点成形能够有效避免起皱缺陷的产生,使成形件应力应变分布更均匀,应力应变值更小,同时能够在一定程度上控制板料流动,使板厚分布更加均匀合理,得到质量良好的成形件。(4)人造大理石多点热成形工艺及实验研究对人造大理石板材的特点和优势以及多点热成形的原理和过程进行了研究,根据单一变量原则对人造大理石板材的多点热成形过程进行了实验,结果表明:采用10mm硅胶弹性垫时,工件表面光洁无缺陷;不采用弹性垫时,工件表面按基本体冲头分布出现规则压痕,符合某些特定要求下的审美需求;仅需较小的压力即可实现该成形过程,成形压力为80KN时,形状误差小;加热温度为165℃时多点成形,并保压至82℃后卸载得到的成形件回弹与形状误差都较小。(5)人造大理石多点热成形工艺的数值模拟研究采用数值模拟方法对成形质量的影响因素进行了分析,结果表明:弹性垫厚度越大,起皱缺陷越小,弹性垫厚度为15mm时,成形件与目标形状相符;弹性垫硬度越大,成形质量越好,采用硬度为60A的硅胶时,成形效果最差,采用硬度为89A的聚氨酯弹性垫时,成形质量最好;基本体尺寸越小,工件质量越高,采用10×10mm的基本体冲头时,成形质量最好;板材厚度越大,起皱越小,工件质量越好。
[Abstract]:Multi - point forming is a new forming method in the field of sheet forming , which can be used to form various workpieces with high efficiency , can be reconstructed and easy to realize automatic production . ( 2 ) The numerical simulation of flexible press - edge multipoint forming technology has established the finite element model of flexible press - edge multi - point forming , and the influence of material parameters , contact and friction types , load and boundary conditions , unit type and grid division in finite element model is studied . ( 5 ) The numerical simulation of the multi - point hot forming process of the artificial marble was analyzed by the numerical simulation method . The results showed that the larger the thickness of the elastic pad , the smaller the wrinkling defect and the thickness of the elastic pad , the better the forming quality , the better the forming quality , the better the forming quality , the better the forming quality , the better the quality of the workpiece , the better the quality of the workpiece and the better the quality of the workpiece when the basic body punch with the hardness of 89A was adopted .

【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG306

【参考文献】