基于NC加工的薄板金属单点渐进成形数值模拟技术的研究

【摘要】： 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。