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球形件的多道次和分段多点成形数值模拟

郝瑞霞  
【摘要】:多点成形是将柔性制造技术和计算机技术结合为一体的先进技术,该技术利用多点成形设备的柔性特点,一台设备就可以实现不同形状的三维曲面零件的成形,实现了快速、数字化制造。由于这种柔性的特点,可以方便实现板材的多道次成形和大型板材的分段成形。当零件的变形量要求超过了板材的成形能力时,采用多道次成形可以有效地改善板材的成形性能,提高成形质量;大型板材冲压加工技术被广泛地应用于汽车、船舶、航空航天等国民经济的支柱产业部门。多点成形具有柔性成形的特点,可以在同一设备上完成多道次以及分段成形。 本文采用有限元方法对多道次多点成形和分段多点成形进行数值模拟,多道次多点成形和分段多点成形属于多工步的成形,对这两种成形过程的数值模拟属于多工步数值模拟。 研究了在多道次多点成形中弹性垫厚度和增量值对提高板材成形性能的影响,随着弹性垫厚度的增加,对压痕的抑制效果越明显,增量越小,成形能力越高;还研究了不同工艺参数对多道次成形的路径的影响,随着板材厚度的增加,所需要的成形道次在减少,每一道次的增量在加大;成形同一目标形状,屈强比较小的薄板料所需要的道次较少,增量较大。 研究了分段多点成形,着重对分段成形的过渡区设计进行了研究,提出了采用CATIA三维造型软件非均匀B样条曲面(NURBS)设计过渡区的成形面,利用有限数值模拟研究了影响过渡区设计的因素,主要影响因素有板材厚度和材料性质等,薄板比厚板的过渡区较平滑,且变形向远处传递比较均匀;屈服强度较小的材料分段成形的过渡区亦较长,过渡区变形较平缓。屈服强度较高的材料过渡区变形剧烈,过渡区面积较小。 上述研究结果可以为多点成形的多道次成形和分段成形工艺提供重要的理论依据。


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