基于NC加工的薄板金属单点渐进成形数值模拟技术

1、基于NC加工的薄板金属单点渐进成形数值模拟技术    单点渐进成形是目前国际上一种新兴的金属板料成形技术,是一种柔性的成形技术。该技术是将快速成形技术的“分层制造”的思想引入,不需要模具或只采用简单的模具,根据零件的形状设计数控NC加工程序,控制工具头按一定的轨迹逐渐在板料上成形,最终得到所需要的零件形状。并且可以很容易通过修改产品的数值模型来调整工具头的成形运动轨迹,从而达到改变成形零件形状的目的。其柔性的特点使得该项技术尤其适合于覆盖件等产品定型和试制阶段,它可以大大缩短产品开发周期,降低开发成本和风险,适应多变的市场需要。因此,对单点渐进成形技术的

2、研究具有十分重要的意义。本文建立基于NC加工的单点渐近成形的有限元模型,开发了工具头加工轨迹NC代码成形的编译程序,使数值模拟中对复杂的运动轨迹的加载更加便捷,利用ABAQUS/Explicit对单点渐进成形过程进行显示动力有限元模拟分析,分析单点渐进成形过程中工件的应力、应变和壁厚分布情况以及整个成形过程中应变变化的特点,揭示单点渐进成形中板料变形特点,并通过实验验证数值模拟结果的正确性。然后通过数值模拟的方法对每层压下量和工具头半径两个工艺参数对单点渐进成形的影响作用进行了分析,并讨论了三种不同压下点位置和两种层间走向不同的工具头路径对成形件的几何对称性等成形的影响,为实际单点渐进成形加工

3、时的工艺参数选取和加工路径方案的确定提供了依据。最后分析了成形过程中工具头的影响区域,提出了局部区域分析的构想,为提高数值模拟的计算速度,节省计算成本开辟了新的思路。同主题文章1.    陈光南,胡世光. 成形极限曲线(FLC)的新概念' J. 北京航空航天大学学报. 1992.(04)    2.    王秀凤,彭卫华,娄嘉. 板条拉楔试验的研究' J. 北京航空航天大学学报. 1998.(01)    3. 

4、;   张芮,张铁生. 高压电极爆炸成形法' J. 爆炸与冲击. 1991.(01)    4.    肖亚航,雷改丽,傅敏士. 材料成形计算机模拟的研究现状及展望' J. 材料导报. 2005.(06)    5.    罗皎,李淼泉,李宏. 塑性变形时的微观组织模拟' J. 材料导报. 2008.(03)    6.  

5、  徐文臣,单德彬,吕炎,李春峰. 小锥角零件多道次剪旋成形试验研究' J. 材料科学与工艺. 2004.(01)    7.    黄亮,杨合,詹梅. 分形旋压成形技术研究进展' J. 材料科学与工艺. 2008.(04)    8.    李湘吉,李明哲,蔡中义,孙云明. 板料渐进成形数值模拟与实验研究' J. 材料科学与工艺. 2009.(01)   

6、60;9.    翁文达，陈志国，钟文达，王承忠. 单、双向拉伸各性能指标间的相关性研究' J. 稀有金属材料与工程. 1995.(02)    10.    赵军,郑祖伟,潘文武. 拉深过程智能化控制中的破裂失稳临界条件' J. 燕山大学学报. 2000.(04)    【相关博士论文】1.    何云. 大型精密复杂级进模具技术综合研究' D. 大连理工大学. 2000

7、    2.    林艳. 薄壁管数控弯曲成形过程失稳起皱的数值模拟研究' D. 西北工业大学. 2003    3.    周杰. 炮弹弹体毛坯精密热成形数值模拟仿真与试验研究' D. 重庆大学. 2003    4.    付文智. 多点成形设备及其调形用关键零部件研究' D. 吉林大学. 2004  

8、0; 5.    隋振. 多点成形中的快速调形与成形过程自动化研究' D. 吉林大学. 2004    6.    张铁山. 板料冲压成形中的摩擦与回弹研究' D. 南京理工大学. 2004    7.    周六如. 金属板料数控渐进成形机理及工艺的研究' D. 华中科技大学. 2004    8.  

9、  张峻. 汽车覆盖件成形过程数值模拟与优化技术研究' D. 浙江大学. 2005    9.    刘建华. 多道次普通旋压成形机理与旋轮运动轨迹作用的研究' D. 西北工业大学. 2003    10.    高士友. 圆锥形零件一次成形极限参数的研究' D. 燕山大学. 2001    【相关硕士论文】1.   

10、60;鞠珍宏. 面向对象球形容器成形CAD系统的研究' D. 中国农业大学. 2000    2.    邬移华. 圆筒件拉深的力学分析及极限拉深系数的优化' D. 湘潭大学. 2001    3.    李群. 具有不同锥度侧壁的浅锥盒形件液压成形的数值模拟与实验研究' D. 燕山大学. 2002    4.    潘文武. 圆锥形

11、件拉深成形智能化控制中合理压边力规律的研究' D. 燕山大学. 2002    5.    王彦. 板料拉深中的摩擦研究及其仿真分析' D. 武汉理工大学. 2003    6.    叶泽刚. 逐步折弯成形原理及其应用研究' D. 武汉理工大学. 2003    7.    刘浩. 曲面凹模拉深工艺的理论研究及其软件设计'

12、D. 武汉理工大学. 2003    8.    李伦根. 超薄矩形电池壳体成形工艺数值模拟及试验研究' D. 机械科学研究院. 2003    9.    蔡庆荣. 筒式武器闭气制动装置力学特性分析及实验研究' D. 南京理工大学. 2003    10.    栗振斌. 数控弯管回弹的有限元数值预测与补偿研究' D. 西北工业大学

13、. 2004    【相关会议论文】1.    孙博,胡耀波.金属板材单点渐进塑性成形过程的计算机模拟' C.2007高技术新材料产业发展研讨会暨材料导报编委会年会论文集. 2007    2.    龚发云,王训响.非对称式三辊弯板机卷板数学模型的研究' C.2005年十二省区市机械工程学会学术年会论文集（湖北专集）. 2005    3.   &#

14、160;龚发云,王训响.基于转角传感器板材滚弯成形曲率半径的测量' C.2005年十二省区市机械工程学会学术年会论文集（湖北专集）. 2005    4.    莫健华,刘杰,黄树槐,韩明.金属板料无模快速成形及快速制模' C.2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集. 2001    5.    刘敬平,樊延良,王斌修.电磁辅助钣金拉伸快速成形技术' C.2005年中国机械工程学会年会论

15、文集第11届全国特种加工学术会议专辑. 2005    6.    曾元松.大型整体壁板成形技术' C.大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集. 2007    7.    韩志仁,张凌云,祁桂根.飞机大型蒙皮制造技术现状分析' C.大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集. 2007    8.    莫健华,刘杰,黄树槐,韩明.金属板料无模快速成形及快速制模' C.特种加工技术2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集. 2001    9.    刘敬平,樊延良,王斌修.电磁辅助钣金拉伸快速成形技术' C.2005年中国机械工程学会年会第11届全国特种加工学术会议专辑. 2005 &