铝合金板料有模单点渐进成形工艺数值模拟及优化

发布时间：2020-06-06 03:57

【摘要】：采用有模多道次单点渐进成形技术能够很好的成形出直壁件,对于难成形的曲面零件,使用此成形工艺能够提高制件质量,并且只需要一些简易的支撑模型,支撑模型材料可以为树脂,木头等,取材便捷且更改方便,成本低,该工艺特别适用于小批量制件的快速制造。铝合金具有塑性性能好,易于成形,工业生产广泛应用等优点,本文选用工业常用铝合金1060 Al进行数值模拟和实验,研究各工艺参数对直壁筒形件的成形均匀性及可成形性的影响,并确定最优的工艺参数组合,然后将优化后的工艺参数组合用于较复杂零件的成形。由于成形轨迹直接影响成形质量,本文制定了两种成形策略,并通过有限元建立相关模型,对不同的成形策略进行数值模拟研究,得出可以有效提高材料成形质量的成形策略。然而成形过程中成形工艺参数较多,由此对工艺参数进行了单因素对比研究,以成形制件最小厚度及成形制件厚度分布情况为目标,分别研究成形工具头半径,下压层间距,进给速度与圆筒半径大小及成形深度对目标的影响,得到成形工具半径对成形后的板料最小厚度及成形制件均匀性起正比关系,下压层间距与进给速度对成形后的板料最小厚度及成形制件均匀性起反比关系,圆筒件的不同半径对目标影响较小,成形深度对目标影响最为直接。然后进一步研究多因素对板料最小厚度的影响,并对参数进一步优化,结果发现直壁筒形件的可成形性得到了提高,并通过响应面法进一步确定了相关工艺参数间的关系。将所得规律应用于较复杂零件的成形,采用四道次,成形工具半径5 mm,下压层间距0.75 mm,进给速度700 mm/min工艺参数组合,分别成形最大直径为120 mm,深40 mm的复杂筒形件与最大边长为120 mm,深40 mm的复杂方盒件,得到成形质量较好的复杂筒形件及复杂方盒件,并验证了优化后的参数组合在一定程度上提高了材料的可成形性。最后通过异形件的试制,进一步确定了所用参数的合理性。
【图文】：

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图 2.2 单点渐进成形单道次变形示意图道次渐进成形壁厚变化规律无法完成过大的成形角且所得板料厚度分布较差。对于单料厚度分布均匀度不满意，可采用到多道次成形来提高成将所要分析的板料细化为网格，设网格在制件表面两主应与 d2。对数应变法求出两表面主应变——两表面主要应变；d20——在主应变方向上的初始网格长度。应变

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第二章单点渐进成形理论基础及实验方法13图 2.2 单点渐进成形单道次变形示意图2.3.2 多道次渐进成形壁厚变化规律单道次无法完成过大的成形角且所得板料厚度分布较差。对于单道次成形件所得到的板料厚度分布均匀度不满意，可采用到多道次成形来提高成形板料厚度的均匀性。将所要分析的板料细化为网格，设网格在制件表面两主应力方向上的长度为 d1与 d2。由此取对数应变法求出两表面主应变（2.5）（2.6）式中、 ——两表面主要应变；d10、d20——在主应变方向上的初始网格长度。厚度方向的应变（2.7）式中 t——板料变形后厚度，， mm；t0——板料变形前厚度，mm。根据体积不变条件（2.8）得（）（2.9）由式（2.7）可得（2.10）将式（2.5）、（2.6）、（2.9）,代入式（2.10）得到变形后厚度 t
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG306

【参考文献】