多点成形中弹性垫作用的数值模拟研究

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多点成形是金属板材三维自由曲面成形的一种柔性加工方法,作为一种新兴的技术在飞机、船舶、汽车等诸多制造领域有着广泛的应用前景。在多点成形中,通过基本体对板料作用来进行加载,由于基本体对板料施加集中力,成形件上可能出现压痕缺陷。通过在板料与基本体之间放置弹性垫,利用弹性垫产生较大的弹性变形,填充基本体之间的间隙,可以使集中载荷变为分布载荷,显著地增大工件的受力面积,从而有效地抑制压痕的产生,使得成形件质量得到改善。本文采用显式算法对使用不同弹性垫厚度抛物柱面、马鞍面件多点拉形过程进行数值模拟,研究了弹性垫厚度变化对多点拉形过程中压痕的影响,结果表明,通过弹性垫技术来消除压痕效果是明显的,当弹性垫较薄时对压痕没有明显的抑制作用,随着其厚度的增加,压痕得到了明显的抑制,当弹性垫厚度达到一定值时,压痕即可完全消除,说明多点拉形工艺可以实际应用。提出将上下压边圈固定,通过数值模拟将板料作用于压边圈上的力进行反求来获得准确压边力的方法,这种方法节省了大量时间,提高了计算效率。采用动态显式算法模拟拉形过程,隐式算法模拟卸载回弹过程,对不同板厚及不同预拉量的典型曲面拉形件的回弹过程进行数值模拟,得出拉形件的回弹随着板料厚度的增加,拉形件的回弹量在减小;随着预拉量的增加,拉形件的回弹量也在减小。
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