成形参数对二道次板材渐进成形工艺成形质量的影响

发布时间：2017-09-02 18:23

  本文关键词：成形参数对二道次板材渐进成形工艺成形质量的影响

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【摘要】：板材渐进成形技术是一种新兴的制造技术,整个加工过程不需要模具设计和制造,具有省时、节约成本、个性化定制等优点,适用于汽车、航空航天和民用等板材加工领域,是一项非常有发展前景的先进制造技术。但实际加工复杂零件时,渐进成形技术面临着许多问题,特别对于成形角比较大的制件,需要用多道次渐进成形技术加工。因此,本文考虑到成形性能和效率,围绕两道次渐进成形工艺进行讨论与研究。首先,以某汽车尾灯支架为案例,分别采用单道次渐进成形技术和二道次渐进成形技术加工,验证多道次渐进成形加工复杂制件的可行性。但在加工过程中发现制件表面质量差、斜壁回弹大。其次,为了改善上述缺陷,以直壁圆筒件为研究对象,研究工艺参数对直壁件的回弹和表面质量的影响规律,并构建数值模型预测和优化多道次渐进成形直壁件的回弹角和表面粗糙度。结果表明:角度间隔对直壁件回弹角影响最大,轴向进给量次之,加工速率几乎不影响;并且回弹角随着三个研究参数的增大呈现先增大后减小趋势。当轴向进给量分别为0.25mm和0.75mm时,回弹角随着加工速率增大分别呈持续增大和减小趋势;当加工速率分别为1000mm/min和2000mm/min时,轴向进给量与直壁件回弹角之间也发生类似的现象。各参数对直壁件表面粗糙度的影响大小依次为轴向进给量、角度间隔以及加工速率,并且表面粗糙度随着轴向进给量、角度间隔和加工速率的增大而增大。同时,当轴向进给量为0.3mm时,表面粗糙度随着加工速率增大先减小后增大,然后通过试验验证了模型的准确性。最后,针对二道次渐进成形加工直壁件过程中第一道次板料变形区域在第二道次加工过程中有一部分不再参与变形的问题,首先,通过理论分析和模拟验证得到一道次渐进成形预成形高度与二道次加工角度之间的数值关系。然后,保证二道次加工角度不变,研究第一道次预成形高度对二道次渐进成形质量的影响规律。结果表明:随着一道次预成形高度不断增大,制件板料最小厚度先增大后减小,第二道次渐进成形过程中起始等效塑形应变值越大并且保持起始值不变的时间范围越大,以及等效塑性应变变化范围越小。另外,一道次渐进成形预成形高度越小越有利于减小最终制件的回弹。最后经过试验验证,数值模拟结果能够反映实际结果。
【关键词】：二道次渐进成形 预成形高度 直壁件 粗糙度 回弹
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 课题研究背景8
• 1.2 金属板材渐进成形技术国内外研究现状8-13
• 1.2.1 数控渐进成形技术的应用10-12
• 1.2.4 金属板材渐进成形的发展趋势12-13
• 1.3 课题研究内容和意义13-15
• 1.3.1 课题主要研究内容13-14
• 1.3.2 研究意义14-15
• 2 金属板材渐进成形技术15-26
• 2.1 板材渐进成形技术原理概述15-17
• 2.1.1 渐进成形技术工作原理15
• 2.1.2 渐进成形分类15-17
• 2.2 渐进成形技术的主要工艺参数17-19
• 2.2.1 成形工具头的影响17
• 2.2.2 轴向进给量h的影响17-18
• 2.2.3 成形半锥角α的影响18
• 2.2.4 工具头进给速度V的影响18-19
• 2.2.5 摩擦与润滑19
• 2.3 渐进成形案例19-24
• 2.3.1 渐进成形汽车尾灯支架工艺分析19-22
• 2.3.2 有限元数值模拟渐进成形汽车尾灯支架22-23
• 2.3.3 实验验证23-24
• 2.4 本章小结24-26
• 3 二道次渐进成形表面质量和回弹的控制与优化26-36
• 3.1 研究方案的设定26-29
• 3.1.1 实验参数与评价目标26
• 3.1.2 实验材料和设备26-27
• 3.1.3 实验设计27-29
• 3.2 结论与讨论29-34
• 3.2.1 数值模型29
• 3.2.2 方差分析29-31
• 3.2.3 工艺参数对回弹角的影响31-32
• 3.2.4 工艺参数对粗糙度的影响32-34
• 3.3 实验验证34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 预成形高度对二道次渐进成形质量的影响36-52
• 4.1 理论分析36-38
• 4.2 有限元模型的建立38-41
• 4.2.1 单元类形选择38
• 4.2.2 材料参数确定38-40
• 4.2.3 渐进成形过程分析40
• 4.2.4 渐进成形模拟方案40-41
• 4.3 理论分析验证41-44
• 4.4 一道次渐进成形预成形高度方案的设定44-45
• 4.5 数值模拟结果分析45-50
• 4.5.1 一道次渐进成形预成形高度对板料厚度的影响45-47
• 4.5.2 一道次渐进成形预成形高度对等效塑性应变的影响47-49
• 4.5.3 一道次渐进成形预成形高度对回弹的影响49-50
• 4.6 本章小结50-52
• 5 二道次渐进成形方案的实验验证52-57
• 5.1 支撑模的加工成形52
• 5.2 制件的数控渐进成形加工52-53
• 5.3 试验结果分析53-56
• 5.3.1 板材厚度分析53-55
• 5.3.2 板材回弹分析55-56
• 5.4 本章小结56-57
• 6 结论与展望57-60
• 6.1 结论57-58
• 6.2 后续工作展望58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-66
• 附录66
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文66

【参考文献】

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本文编号：780153