力—位移分控多点成形技术的研究

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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,在飞机、船舶、容器、车辆等诸多制造领域有着独特的优势和广泛的应用前景。  本文提出了力-位移分控的多点成形方法,该方法通过分别控制板材两侧点状模具群的作用力或位移量来进行成形,能保证在整个成形过程中,板材始终处于上下点状模具群的夹持约束中,实现曲面板材的有约束成形,克服了刚性模具或多点模具成形中曲面难以实现法向约束而导致出现变形失稳、起皱等缺陷的问题,大大有利于曲面成形过程的控制和成形质量的提高。  本文以薄板弯曲理论为基础,通过对板材弯曲和起皱进行应力应变分析,在理论上证明了力-位移分控多点成形方式在提高成形质量方面的优势与可行性。理论分析表明,力-位移分控多点成形方法能够有效抑制曲面成形的回弹和起皱。  本文采用数值模拟方法,以圆柱面和球面为例,对其成形过程和抑制回弹、起皱的能力进行了研究,并通过与多点模具成形方式进行比较,验证了该成形方法能有效抑制曲面成形中的回弹和起皱等缺陷。  本文还设计、制造了一台简易力-位移分控多点成形原理样机,并进行了圆柱面和球面的成形试验,试验结果表明,力-位移分控多点成形方法是可行的。  最后结合力-位移分控多点成形方式的优点,完成了2000KN力-位移分控多点压机主体结构的概念设计,其主要技术参数为成形力2000KN,成形宽度方向尺寸500mm,单侧模具点数10×10。该压力机控制系统的简化及主要零部件采用标准件,大大减少了压机的制造成本,使其实际应用成为可能。
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