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两轴可变径柔性滚弯技术与数控系统的研究

宋攀峰  
【摘要】:采用切削加工或者传统的三轴四轴滚弯技术加工开缝衬套、导弹舱壳或机翼蒙皮等航空薄壁件往往出现难以加工、精度不高的问题,柔性滚弯技术可以较好的解决该问题。然而,传统的两轴滚弯机成形不同直径筒体时,需要更换与之相匹配的模具,这不但增加了制造成本,也降低了生产效率。因此,如何使用同一直径的模具,卷制不同直径工件的筒体,实现两轴滚弯机的“可变径”功能,是两轴滚弯领域亟需攻克的关键、共性技术难题。两轴可变径柔性滚弯技术的主要特点:实现无模成形,制造不同曲率的制件无需更换刚性辊;直边量小;表面质量好,显著提高薄板的疲劳寿命。论文的主要研究内容和结论如下:1.基于弹塑性理论和赫兹理论,在两轴可变径柔性滚弯过程中,对板料的加载成形过程以及卸载回弹过程进行分析,并建立了适合于两轴可变径柔性滚弯的弹塑性理论模型。2.对两轴可变径柔性滚弯技术进行单因素试验研究,分析了刚性辊直径、板材材料参数和厚度对制件回弹量的影响。通过试验数据验证理论模型,平均误差为9.5%,误差的均方差为10.3%,能够较好的预测回弹。3.对两轴可变径柔性滚弯过程进行有限元模拟分析,建立滚弯的有限元仿真模型,分析得出有限元仿真模型的回弹量值与试验测得的回弹量值较为接近,平均误差为2.3%,误差的均方差为2.24%。通过仿真进一步分析聚氨酯硬度、柔性辊直径、板材宽度和进给量对回弹量的影响,结果表明:进给量越大,制件的回弹量越小;聚氨酯硬度越大,制件回弹量越小,其中随着进给量的减小,聚氨酯橡胶的硬度对回弹的影响越明显;随着进给量的增大,柔性辊直径对回弹量的影响越小;制件回弹量与板材宽度成正比,且随着进给量的增大,制件的回弹量的变化受板材宽度影响越小。4.设计了两轴可变径柔性滚弯机床的液压系统和PLC控制系统,并运用FluidSIM对液压系统和PLC硬件电路和软件系统进行模拟仿真。


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