曲面辊弯成形过程的数值模拟与实验研究
发布时间：2022-01-09 18:14
三维曲面金属板类件被广泛用于汽车制造、城市建筑、高速列车、航空航天等制造业中的众多领域。对于大批量、单一化的曲面件的加工制造大部分使用传统模具成形;而对于小批量或单件的个性化、多样化、大型化的曲面件的生产,考虑到模具加工的经济性和灵活性,需要新的柔性成形技术来满足市场需求。曲面辊弯成形结合多点调形原理与卷板成形,采用三个轴线可弯曲的柔性辊作为成形工具,可以满足个性化、多样化及大尺寸双曲度曲面件的成形。本文从理论分析、数值模拟和成形实验三个方面对曲面辊弯成形过程中板料的纵向与横向变形开展研究,给出了成形过程控制方法,为成形工艺的开发提供理论指导和支持。本文主要研究工作如下:1、研究不同上辊下压量下凸形与鞍形曲面件的横向变形过程。提供曲面辊弯成形有限元模型中的材料模型、局部坐标系、分析步、摩擦模型、边界条件、接触模型及网格单元等关键参数的设置和选择方案。建立鞍形与凸形曲面件的有限元模型,分析不同下压量下的鞍形与凸形曲面件的横向截面线曲率的变化规律。结果表明:在曲面辊弯成形过程中,将正在成形的板料分为待成形区、变形区和已成形区。鞍形曲面件与凸形曲面件的不同区域的横向变形程度不同。在上辊下压量...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
几种常用类型的卷板机Fig.1.1Rollbendingmachineofseveralgeneraltype以对称式三辊卷板机为例简述其基本工作原理：上工作辊在两个下工作辊中间的
第一章 绪论3图1.2 卷板成形原理图Fig.1.2 Schematic diagram of roll forming1.2.2 卷板成形技术的研究现状为实现卷板成形的数字化控制，国内外的研究人员对卷板过程中板料的成形理论及受力情况进行大量的研究，为实现卷板成形的数字化控制提供了理论基础。在国内，1989年胡卫龙等人[14]研究了非对称式三辊卷板机的卷板成形过程，给出了各工作辊在实际工作中的受力计算公式。徐辅仁[15]对船体板使用对称式三辊卷板机辊弯成形过程中的受力及变形情况进行研究，提出了船体板成形曲率与中心辊进给量及施加力的理论关系式。茅云生等人[16-20]对板料的滚弯成形工艺进行了深入研究,建立了相关的控制模型,从而得到了板料滚弯时的挠曲线方程，并给出了辊弯时板料成形曲率半径与上辊的下降值之间的关系式。舒东海等人[21,22]在三辊弯板机上进行实验，根据实验所得的中间辊位移量与成形曲率半径之间的关系曲线
并开发出相应的柔性增量滚弯成形装置[36]，如图1.3(a)所示。柔性增量滚成形技术采用由一个中心辊和两对支撑辊组成的可调辊组作为成形工具。由电机驱动的中心辊绕固定轴旋转，通过旋转引导工件运动；每个支撑辊都类似于滚珠轴承一样可以自由旋转，帮助工件沿着成形路径移动以便于通过连续弯曲而使板料变形。(a) 成形实验装置 (b) 成形过程图 1.3 增量滚弯成形示意图Fig.1.3 Schematic diagram of incremental roll forming柔性增量滚弯成形过程：将板料送入中心辊和支撑辊之间，驱动中心辊向下移动，通过调整中心辊及支撑辊的相对位置来控制成形板料形状，使位于中心辊下方的板料局部区域发生弯曲变形，驱动中心辊转动，板料通过与中心辊之间的摩擦力向前运动，支承辊可以使板料沿着成形路径进给，实现板料连续变形。采用可调辊组使得此成形工艺不需要模具就能加工制造三维曲面件，且成形过程中不使用压边装置，有效提高
本文编号：3579207
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
几种常用类型的卷板机Fig.1.1Rollbendingmachineofseveralgeneraltype以对称式三辊卷板机为例简述其基本工作原理：上工作辊在两个下工作辊中间的
第一章 绪论3图1.2 卷板成形原理图Fig.1.2 Schematic diagram of roll forming1.2.2 卷板成形技术的研究现状为实现卷板成形的数字化控制，国内外的研究人员对卷板过程中板料的成形理论及受力情况进行大量的研究，为实现卷板成形的数字化控制提供了理论基础。在国内，1989年胡卫龙等人[14]研究了非对称式三辊卷板机的卷板成形过程，给出了各工作辊在实际工作中的受力计算公式。徐辅仁[15]对船体板使用对称式三辊卷板机辊弯成形过程中的受力及变形情况进行研究，提出了船体板成形曲率与中心辊进给量及施加力的理论关系式。茅云生等人[16-20]对板料的滚弯成形工艺进行了深入研究,建立了相关的控制模型,从而得到了板料滚弯时的挠曲线方程，并给出了辊弯时板料成形曲率半径与上辊的下降值之间的关系式。舒东海等人[21,22]在三辊弯板机上进行实验，根据实验所得的中间辊位移量与成形曲率半径之间的关系曲线
并开发出相应的柔性增量滚弯成形装置[36]，如图1.3(a)所示。柔性增量滚成形技术采用由一个中心辊和两对支撑辊组成的可调辊组作为成形工具。由电机驱动的中心辊绕固定轴旋转，通过旋转引导工件运动；每个支撑辊都类似于滚珠轴承一样可以自由旋转，帮助工件沿着成形路径移动以便于通过连续弯曲而使板料变形。(a) 成形实验装置 (b) 成形过程图 1.3 增量滚弯成形示意图Fig.1.3 Schematic diagram of incremental roll forming柔性增量滚弯成形过程：将板料送入中心辊和支撑辊之间，驱动中心辊向下移动，通过调整中心辊及支撑辊的相对位置来控制成形板料形状，使位于中心辊下方的板料局部区域发生弯曲变形，驱动中心辊转动，板料通过与中心辊之间的摩擦力向前运动，支承辊可以使板料沿着成形路径进给，实现板料连续变形。采用可调辊组使得此成形工艺不需要模具就能加工制造三维曲面件，且成形过程中不使用压边装置，有效提高
本文编号：3579207
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