金属板件等离子体柔性成形技术是一种新型的金属板件成形技术,是利用等离子体弧扫描金属板件表面时产生的内应力使板件发生弯曲变形。与传统的成形技术相比,它不需要根据板件形状,花费大量时间和资金制造相应的工模具,在大型板件成形中,这些费用更为昂贵。因而研究无模具柔性成形理论与技术,对减少新产品开发成本、缩短开发周期都有重要意义。在研究过程中,发现该技术加工圆滑过渡的、弯曲曲率半径较大的工件时,比较困难。针对这一难点,利用磁场对等离子体可作用性,使用外加磁场控制等离子体弧在金属板件上的扫描时间,得到更适合成形的温度场和应力场,从而加工出表面光滑、弯曲曲率半径较大的工件。本文在现有等离子体柔性成形技术研究的基础上对磁控等离子体柔性成形技术做了如下问题的研究: 1.分析了等离子体在磁场中的运动特点,根据这些特点建立磁控等离子体弧柔性成形模型,并对其成形机理进行了研究。 2.利用ANSYS参数化设计语言(Ansys Parameter Design Language,APDL)编写程序,实现了呈高斯函数分布的移动热源的施加,这是实现动态模拟的关键;对等离子体柔性成形过程中温度场和应力场的动态变化以及成形后的残余应力和变形进行了数值模拟,得到了各瞬时板件上相应的温度场、应力场和形变场,并分析得到板件等离子体弧柔性成形的变形机制以及加入磁场后对板件变形的影响规律,还对板件的成形结果进行了预测。 3.建立了实验装置,通过大量实验,找到了磁控等离子体板件柔性成形技术中的成形规律。通过正交实验,实现可通过少数实验找到各个因素对板件成形的影响程度。 4.通过对板件成形后表面质量的研究,分析了成形过程中存在的缺陷,并对其存在的机理进行了分析,同时找到了有效的预防措施。 实验结果表明,磁控等离子体弧柔性成形技术可获得曲率半径较大、圆滑过度的圆弧状工件,工件的表面质量也得到了提高。本研究对等离子体弧柔性成形技术在板件成形中的实际应用提供了依据。