直壁筒形件渐进成形路径参数化的研究

发布时间：2017-07-25 21:26

  本文关键词：直壁筒形件渐进成形路径参数化的研究

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【摘要】：直壁圆筒件是钣金工艺中常见的结构件,利用外轮廓支撑渐进成形工艺可以无模快速成形壁厚均匀的直壁筒形件,所以对其成形路径的设计和参数化过程的研究具有重要的意义。本文采用数值模拟和实验相结合的方法对直壁筒形件成形路径进行研究,主要研究了成形路径设计、成形路径参数化和成形路径快速生成；并且参数化过程提出余量切除法和分段参数化的思想,为参数化的实现提供依据。针对高径比(H/D)为0.5的筒形件设计出了四个道次成形路径,对比不同直径制件的成形路径发现成形路径存在极大的相似性,这一点正是实现成形路径参数化的前提条件,根据路径相似性归纳出基准路径,并把路径曲线看作函数曲线,利用基准路径中的变量和不变量求出其解析方程,最后建立变量和目标制件几何参数的关系,实现一定范围内成形路径的推广,并通过模拟和实验验证上述参数化过程是可信的。在高径比为0.5筒形件成形路径设计的基础上进一步研究了高径比为1.0筒形件的成形路径,并通过七个成形道次成形出目标制件,进而对其成形路径进行参数化,并对参数化结果进行模拟和实验的验证。成形路径参数化过程虽然被证实可信的,但是应用过程中的计算量非常大,设计过程依然很繁琐。因此为了进一步提高了参数化的可行性,本文利用Matlab程序进行计算,同时为了简化由解析方程到成形路径建模过程,借助UG/Open Grip语言程序对UG进行二次开发,可实现在UG中对不同高径比筒形件参数化路径快速建模。输入筒形件高径比和直径,选择所要成形的道次,即可快速得到对应的成形路径的CAD模型。
【关键词】：直壁筒形件 渐进成形工艺 成形路径 参数化 UG二次开发
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 渐进成形工艺简介11-13
• 1.2.1 渐进成形工艺的原理12
• 1.2.2 渐进成形工艺的特点12-13
• 1.3 新型渐进成形工艺简介13-14
• 1.4 国内外研究现状14-16
• 1.4.1 国外学者研究现状14-15
• 1.4.2 国内学者研究现状15
• 1.4.3 课题组研究现状15-16
• 1.5 渐进成形工艺的应用16-18
• 1.6 不同筒形件加工方法的介绍和对比18-21
• 1.6.1 拉深成形圆筒件方法18-19
• 1.6.2 旋压成形圆筒件方法19-20
• 1.6.3 3D打印技术成形圆筒件20-21
• 1.7 主要研究内容21
• 1.8 本章小结21-22
• 第二章 直壁筒形件渐进成形路径的研究方法22-39
• 2.1 成形路径设计实验方法22-24
• 2.1.1 渐进成形机床22-23
• 2.1.2 成形工具和板料固定装置23-24
• 2.2 渐进成形实验流程24
• 2.3 成形路径设计数值模拟方法24-25
• 2.3.1 有限元法的理论基础24-25
• 2.3.2 有限元法要点25
• 2.4 渐进成形工艺相关的有限元理论基础25-27
• 2.4.1 渐进成形工艺中材料模型25-26
• 2.4.2 各向异性屈服准则的选择26-27
• 2.5 有限元模拟实施过程27-33
• 2.5.1 有限元分析软件的选择28
• 2.5.2 单元类型的选择28-30
• 2.5.3 材料模型的选择30
• 2.5.4 建立几何模型和网格划分30-31
• 2.5.5 定义边界条件31
• 2.5.6 成形路径加载31-32
• 2.5.7 有限元模拟后处理32-33
• 2.6 成形路径参数化方法33-37
• 2.6.1 目标制件规格的确定34-36
• 2.6.2 渐进成形路径的参数化36-37
• 2.6.3 变量函数表达式求解方法37
• 2.7 成形路径快速生成方法37-38
• 2.8 本章小结38-39
• 第三章 H/D=0.5筒形件渐进成形路径的研究39-59
• 3.1 直壁筒形件理论壁厚的计算39-40
• 3.2 首道次成形路径的设计40-42
• 3.2.1 面积对应法则在路径设计中的应用40
• 3.2.2 首道次成形路径的确定40-42
• 3.3 中间道次成形路径的设计42-46
• 3.3.1 工艺参数对底部上浮量的影响43-44
• 3.3.2 第二道次成形路径设计44-45
• 3.3.3 第三道次成形路径设计45-46
• 3.4 最终道次成形路径设计46-48
• 3.5 寻找基准路径48-53
• 3.5.1 确定特征变量和路径方程50-53
• 3.6 求特征变量函数表达式53-55
• 3.7 成形路径参数化的验证55-58
• 3.8 本章小节58-59
• 第四章 H/D=1筒形件渐进成形路径的研究59-75
• 4.1 理论壁厚的计算59-60
• 4.2 工具头尺寸对板料成形性能的影响60-62
• 4.3 首道次成形路径设计62-64
• 4.4 后续道次成形路径的设计64-67
• 4.5 寻找基准路径67-70
• 4.6 路径特征变量参数化70-71
• 4.7 参数化的验证71-74
• 4.8 本章小结74-75
• 第五章 直壁圆筒件成形路径快速建模75-81
• 5.1 UG的二次开发75-76
• 5.2 UG二次开发源程序流程76-77
• 5.3 GRIP编程步骤77-78
• 5.4 源程序代码编写78-79
• 5.5 UG二次开发程序应用实例79-80
• 5.6 本章小结80-81
• 第六章 结论与展望81-83
• 6.1 结论81
• 6.2 展望81-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-88
• 附录1 参数化路径快速建模程序UG/Open Grip源代码88-95
• 附录2 攻读硕士学位期间发表的论文95

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