基于摆动单元的多点模具拉伸成形研究

发布时间：2017-09-28 15:40

  本文关键词：基于摆动单元的多点模具拉伸成形研究

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【摘要】：板材成形是现代制造业的重要组成部分，具有加工精度高ǐ生产效率高ǐ便于实现工业化自动化生产等优点，一直是大规模生产的主力军然而，随着经济ǐ社会的高速发展，人们渐渐不再满足整齐划一的大规模工业化产品，而逐渐向追求产品多样化和个性化发展，传统冲压成形已不能满足这种新的需求，多点成形应运而生多点成形具有模具离散和可调的特点，使得它能以一台模具成形各种不同形状的板材，但是模具的离散化带来了成形质量的降低，极易产生压痕ǐ起皱ǐ破裂等缺陷，因此，亟需新的模具离散方案解决上述问题 摆动单元的多点模具就是结合现有多点模具和柔性夹钳拉形两种工艺创造出的新型板材柔性成形方法柔性夹钳拉形的基本原理是用柔性的离散夹钳代替整体夹钳对板材进行拉形，具有柔性好ǐ贴模充分ǐ材料利用率高ǐ成形质量好等优点；摆动单元就是在传统固定单元的基础上，采取新的单元模型，单元与板材接触部分可以根据目标型面不同绕着下方球头机构前后左右摆动，各个单元经过自适应摆动，最终调整到与目标型面相符的角度最终的型面由于与目标型面较为贴近ǐ板材与模具接触面更大，能有效抑制板材成形过程中出现的压痕缺陷，得到应力应变分布均匀ǐ回弹量小的高质量成形件，因此具有良好的应用前景和研究价值 本文的主要研究内容与结论如下： （1）柔性夹钳与摆动单元拉形原理的研究 研究柔性夹钳拉形原理和摆动单元多点模具拉形原理，分析该组合的技术特点和优势所在，说明采用柔性夹钳和摆动单元多点模具的可行性和优势 （2）固定单元和摆动单元拉形有限元模型的建立 基于夹钳柔性化和模具离散化原理，建立了柔性夹钳和固定单元拉形的有限元模型，以及柔性夹钳和摆动单元拉形的有限元模型；确定了材料模型ǐ单元选择ǐ网格划分ǐ边界条件及接触与摩擦定义等仿真条件，为板材成形过程的数值模拟研究奠定基础 （3）固定单元和摆动单元拉形结果的对比研究 采用数值模拟方法对固定单元和摆动单元进行拉形模拟，分别成形出球形件和鞍形件，对拉形结果进行对比研究，探讨摆动单元在成形性ǐ表面质量ǐ应力应变分布以及减薄率等方面相对于固定单元的优势可以得出：摆动单元相对于固定单元，成形效果更好 （4）弹性垫厚度对固定单元和摆动单元拉形结果影响的对比研究 以球形件和鞍形件为例，分别进行不同弹性垫厚度下的拉形数值模拟，探讨弹性垫厚度对固定单元和摆动单元拉形的影响对比结果表明，，弹性垫对于二者拉形效果具有明显的改善作用，但无弹性垫的摆动单元可获得较优的成形质量，足以媲美放置一定厚度的弹性垫的固定单元，固定单元成形时，成形质量对弹性垫的依赖性更强因此可得出：摆动单元具有优异的成形性，一定程度上可以取代放置弹性垫的固定单元，简化加工过程中的操作工序 （5）整体弹性垫和离散弹性垫拉形结果的对比研究 分别对固定单元拉形和摆动单元拉形的弹性垫进行离散化处理，用离散弹性垫代替原来的整体弹性垫，进行球形件拉形的数值模拟研究通过对模拟结果——光照图ǐ应力应变ǐ厚度ǐ表面质量ǐ成形精度ǐ回弹情况对比分析得出：一定弹性垫厚度条件下，离散弹性垫与整体弹性垫对拉形结果的改善情况相近，随着厚度继续增加，整体弹性垫优势越发明显综上可得出，离散弹性垫在一定程度上可以取代同等厚度的整体弹性垫，简化加工过程中的操作工序
【关键词】：多点模具 摆动单元 柔性拉形 整体弹性垫 离散弹性垫
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 引言13-14
• 1.2 板材成形14-16
• 1.3 多点成形16-18
• 1.4 板材柔性拉形18-21
• 1.4.1 模具柔性化18-19
• 1.4.2 夹持方式柔性化19-21
• 1.5 选题的意义及主要研究内容21-22
• 1.5.1 选题意义21-22
• 1.5.2 主要研究内容22
• 1.6 小结22-23
• 第2章 柔性夹钳拉形与摆动单元拉形原理和特点23-31
• 2.1 柔性夹钳拉形原理23-25
• 2.2 摆动单元多点模具拉形原理25-30
• 2.2.1 摆动单元示意图25-26
• 2.2.2 摆动单元自适应调型过程26-30
• 2.3 小结30-31
• 第3章 摆动单元拉形有限元模型的建立31-39
• 3.1 引言31
• 3.2 有限元理论基础31-33
• 3.2.1 虚功率原理31-32
• 3.2.2 动力分析的有限元方程32-33
• 3.3 有限元模型的建立33-37
• 3.3.1 单元的选择34-35
• 3.3.2 材料模型的选择35-36
• 3.3.3 接触和摩擦模型的定义36-37
• 3.4 小结37-39
• 第4章 摆动单元的多点模具数值模拟39-51
• 4.1 引言39
• 4.2 柔性夹钳拉形力分析39-42
• 4.2.1 力加载特点40
• 4.2.2 拉形力计算40-42
• 4.3 多点模具拉形模型42-43
• 4.4 成形性分析43-44
• 4.5 应力应变及厚度分析44-50
• 4.5.1 应力对比44-46
• 4.5.2 应变对比46-48
• 4.5.3 厚度对比48-50
• 4.6 小结50-51
• 第5章 弹性垫厚度对拉形结果的影响51-69
• 5.1 引言51
• 5.2 有限元模型51-52
• 5.3 弹性垫厚度选择52-54
• 5.4 成形性分析54-56
• 5.5 应力分析56-58
• 5.6 等效应变分析58-59
• 5.7 厚度分析59-60
• 5.8 表面质量ǐ成形精度ǐ回弹对比分析60-67
• 5.8.1 表面质量分析60-63
• 5.8.2 成形精度分析63-64
• 5.8.3 回弹的对比64-67
• 5.9 小结67-69
• 第6章 离散弹性垫对多点模具拉形结果的影响69-85
• 6.1 引言69
• 6.2 有限元模型69-70
• 6.3 离散弹性垫对固定单元成形结果的影响70-75
• 6.3.1 成形性分析70-72
• 6.3.2 应力对比72-73
• 6.3.3 应变对比73-74
• 6.3.4 厚度对比74-75
• 6.4 离散弹性垫对摆动单元成形结果的影响75-84
• 6.4.1 成形性分析75-77
• 6.4.2 应力对比77-79
• 6.4.3 应变对比79-80
• 6.4.4 厚度对比80-81
• 6.4.5 表面质量分析81-82
• 6.4.6 成形精度分析82-83
• 6.4.7 回弹的对比83-84
• 6.5 小结84-85
• 第7章 结论与展望85-87
• 参考文献87-94
• 致谢94

【参考文献】

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本文编号：936695