铝型材柔性多点拉弯中工艺参数对截面变形的影响分析

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柔性多点拉弯工艺由于模具制造成本低、产品多样化、可一次性成形三维零部件等优势在型材塑性加工领域中得到了广泛应用。由于成形过程的复杂性及模具的离散化导致模具和型材间存在接触区域和非接触区域,成形中产生的截面变形、回弹和起皱等缺陷必然和传统拉弯中的成形缺陷有所不同,制件的成形精度难以得到有效保障,因此需要进行新的探索以提高制件的成形质量。结合多点拉弯工艺特点和有限元理论,本文采用有限元分析软件ABAQUS,对铝型材多点拉弯成形进行有限元建模,建模过程主要包括选择材料模型、合理简化模型、选择合适的单元类型和合理划分网格,设定接触、摩擦及边界条件等,保证精准建模以得到精确结果。在要求较高的尺寸精度的情况下,截面变形是决定制件成形精度的重要因素。本文通过探究制件不同取点位置产生的截面变形值,确定能有效描述截面变形的取点位置。通过分析截面在不同路径下节点的正应力,探究制件拉弯时截面变形产生的机理。柔性多点拉弯的工艺参数是影响截面变形的关键因素。本文以截面宽度和截面高度的变化值表示截面变形的程度。采用控制变量法研究单一工艺参数(模具头体数、弯曲半径、预拉伸量、补拉伸量及摩擦系数)对型材应力应变分布和截面变形分布的影响规律,并探讨各工艺参数对最大截面变形位置的影响。为更好地控制型材拉弯变形时产生的截面变形,本文首先探究了型材在一定工艺参数下的最大截面变形值随弯曲半径的变化情况。然后,通过数据分析方法—曲线拟合反推得到型材的截面变形不超过给定值时的最小弯曲半径。最后,根据最小弯曲半径绘制截面变形的加工界限图,并通过实验对加工界限图的可行性进行验证。为综合考虑各工艺参数对截面变形的影响,本文采用正交试验法,分析了截面变形在5种工艺参数下(模具头体数、弯曲半径、预拉伸量、补拉伸量及摩擦系数)的变化规律。结合极差分析结果确定各工艺参数影响截面变形的主次关系,及最优工艺参数水平组合方案。最后,通过有限元分析和试验分析对最优工艺参数水平组合方案的有效性进行验证。
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