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运载火箭异形结构钣金件成形工艺研究

李亚萌  
【摘要】:钣金件在实际工程中用途广泛,无论是航空航天、家用电器、汽车工业,还是在计算机等电子产品行业等都大量使用钣金零件。钣金结构件在运载火箭上得到了广泛应用,如各舱段、贮箱、整流罩、管路系统,以及内部的支撑、转接、防晃等装置。箭体结构的特殊性,使得箭体内部使用了大量的异形结构钣金件,很多异形钣金件依然采用手工成形。鉴于此,本课题选择钣金车间典型异形结构件进行成形工艺研究,来解决板料塑性成形的冲压缺陷问题,并实现该零件机械化、自动化的生产,从而有效的解决手工成形效率低、质量差和合格率低的问题。本课题通过采用理论分析、有限元模拟仿真和实验研究相结合的研究方法,对典型异形结构钣金件进行成形工艺研究。通过有限元仿真分析,预测成形缺陷,优化工艺参数,指导模具设计。首先,本课题选取了典型的异形结构钣金件进行研究,对成形缺陷及缺陷产生机理及影响因素等进行归纳和总结,并介绍了研究板料冲压成形的力学基础,以及板料成形的有限元计算方法。其次,针对该零件进行了工艺可行性分析,材料选择,以及冲压工艺设计。并依据制定的工艺方案,进行有限元仿真分析。通过单因素法和正交试验相结合的方法,优化工艺参数,包括模面尺寸等。然后根据优化得到的模面尺寸进行了模具设计及制造。最后,进行成形试验,通过与手工成形对比,进一步验证了该零件成形工艺研究的结果。研究表明成形模具的型面参数,零件的坯料尺寸及形状,压边情况,以及冲压过程中冲模的速度控制等都对成形质量有较显著的影响。本课题全过程采用数字化研究,包括建模、展开计算以及有限元仿真分析,缩短了研究及调模试模时间,降低了研究成本;另外本文研究得出,利用有限元仿真技术对钣金成形车间进行成形件缺陷预测和工艺优化是行之有效的方法。


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