直壁零件数控渐进成形技术研究

发布时间：2017-09-29 12:24

  本文关键词：直壁零件数控渐进成形技术研究

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【摘要】：数控渐进成形(CNC incremental forming)作为一种新型的板料无模成形技术,致力于解决钣金件成形领域中模具设计开发周期长、成本高与小批量多品种定制生产的矛盾,得到了各国学者的广泛关注和研究。但当零件侧壁为直壁时,根据渐进成形遵循的余弦定律,零件易发生过度减薄甚至破裂。本文以直壁件渐进成形技术为研究对象。首先研究了多道次渐进成形技术的成形机理、工艺路径和工艺流程。其中负成形采用变角度高度法,过程简单且无需支撑,但成形后直壁件出现沉台,成形高度不易控制;正成形采用平行线法,成形零件厚度均匀且表面质量良好。其次针对回转体类直壁件提出了拉弯辅助渐进成形工艺和渐进拉深工艺,并通过试验研究表明:拉弯组合成形圆筒形直壁件的壁厚均匀,减薄程度小,加工时间明显缩短。预成角的大小将直接影响直壁件最终壁厚,预成形角越大,壁厚减薄越大。另外,周向压应力会使直壁部分发生局部区域增厚,且预成形角越小,增厚区域越大。对于渐进拉深工艺,其主要失效形式为周向压应力过大引起的失稳和底部圆角拉应力过大破裂,螺旋走圈法为成形工具头最优路径,退火状态下铝板的极限拉深比在1.18至1.25之间。最后基于回转体类直壁件成形工艺,研究了带凸凹特征的异形直壁件成形方法,通过分析异形直壁件成形规律和成形制件质量得出多道次平行线法比拉弯组合成形更适合异形直壁件成形,但由于结构的不对称性分布,制件厚度不均匀,外凸圆角处厚度明显大于内凹圆角处,制件危险截面在内凹底部圆角处。
【关键词】：渐进成形 直壁件 多道次 渐进拉深 拉弯组合
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG386
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 课题研究背景13
• 1.2 数控渐进成形技术发展13-19
• 1.2.1 成形原理、分类及特点13-15
• 1.2.2 渐进成形设备15-16
• 1.2.3 渐进成形工艺流程16-17
• 1.2.4 应用实例与发展前景17-19
• 1.3 课题的国内外研究现状19-21
• 1.3.1 直壁件负成形研究现状20
• 1.3.2 直壁件正成形研究现状20-21
• 1.4 本文主要研究内容21-23
• 第二章 直壁件多道次渐进成形工艺路径分析23-36
• 2.1 直壁件渐进成形可成形性分析23-26
• 2.1.1 单道次渐进成形的极限成形角23-24
• 2.1.2 单道次与多道次渐进成形的材料流动规律分析24-25
• 2.1.3 多道次渐进成形应变分析25-26
• 2.2 直壁件多道次负成形工艺规划26-28
• 2.2.1 变角度路径下的负成形26-27
• 2.2.2 沉台现象及其改进措施27-28
• 2.3 直壁件多道次正成形工艺路径规划28-31
• 2.3.1 多道次正成形路径选择28-30
• 2.3.2 成形道次的计算方法30-31
• 2.4 某型号穿甲弹渐进成形应用实例分析31-35
• 2.4.1 成形工装夹具及支撑芯模设计32
• 2.4.2 多道次加工路径规划32-34
• 2.4.3 成形结果分析34-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 基于拉弯的直壁件渐进成形技术研究36-49
• 3.1 引言36
• 3.2 渐进成形试验数据分析方法36-39
• 3.2.1 渐进成形应变分析36-38
• 3.2.2 壁厚分析38-39
• 3.3 基于拉弯的直壁件渐进成形工艺过程39-41
• 3.4 直壁件拉弯渐进成形与多道次成形对比分析41-45
• 3.4.1 试验方案41-42
• 3.4.2 试验结果及分析42-44
• 3.4.3 试验结论44-45
• 3.5 阶梯型直壁件拉弯渐进成形实例分析45-47
• 3.5.1 阶梯型直壁件拉深成形分析45
• 3.5.2 阶梯直壁件渐进成形分析45-47
• 3.6 本章小结47-49
• 第四章 筒形直壁件渐进拉深试验探究49-59
• 4.1 引言49
• 4.2 圆筒形直壁件渐进拉伸工装设计49-55
• 4.2.1 渐进拉深过程几何分析和力学分析49-50
• 4.2.2 凹模模型的建立和成形工具头代码生成50-52
• 4.2.3 板料自适应渐进拉深过程实现方法52-54
• 4.2.4 成形过程防漏磁设计54-55
• 4.2.5 成形过程摩擦润滑分析55
• 4.3 圆筒形直壁件渐进拉深工艺试验55-58
• 4.3.1 试验方法56-57
• 4.3.2 试验结果分析57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 带凸凹特征的异形直壁件渐进成形工艺研究59-67
• 5.1 引言59
• 5.2 试验模型和支撑模型59-60
• 5.3 异形直壁件多道次成形工艺60-64
• 5.3.1 异形直壁件预成形60-61
• 5.3.2 异形直壁件平行线刀轨建立61-62
• 5.3.3 成形结果分析62-64
• 5.4 异形直壁件拉弯辅助渐进成形工艺64-65
• 5.4.1 异形直壁件拉弯辅助成形刀轨生成64-65
• 5.4.2 异形直壁件拉弯辅助成形结果分析65
• 5.5 本章小结65-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 总结67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文75

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本文编号：942016