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板材渐进成形技术是一种新型的塑性加工方法,避免了传统成形技术前期模具的设计及制造的周期和成本。该技术适合于航空、汽车等领域小批量多品种、形状复杂难成形的板料薄壳成形件加工以及个性化的产品试制。论文以承担国家高档数控机床重大科技专项课题为背景,针对成形机床成形精度及航天器防护板渐进成形加工问题,分别对横梁筋板结构优化设计并以6061-T6铝合金板料渐进成形圆锥台制件为研究对象,主要工作内容如下: 论文首先采用有限元方法对影响成形精度的机床横梁筋板结构进行优化设计,并对横梁现场进行模态测试。采用弹塑性力学分析方法,即平衡方程、协调方程及本构关系,建立了工具头与板料接触区域的应力应变关系,分析了挤压成形过程中变形区微元体变形情况,获得了渐进成形区域的力学特性及变形关系。此外,为了验证分析的正确性,文章采用有限元的方法应用ABAQUS软件进行了有限元建模,并采用动力显示算法求解。在此基础上分析板料的成形过程中工具头半径、层间距、半顶角及初始板料厚度各工艺参数对成形性能与精度的单因素影响,与弹塑性力学分析影响规律一致。对比分析了不同半顶角下成形板厚的分布情况,此外对成形过程不同工艺参数的多因素影响也进行数值模拟分析。模拟中材料力学性能参数通过6061-T6铝合金材料拉伸试验得到。 渐进成形的成形精度与挤压成形之后板料的回弹有关。本文采用有限元方法及静力隐式算法对板料回弹进行数值模拟,对比分析回弹前后板料应力应变变化及形状精度误差,依据传统工艺回弹控制方法提出防护板回弹补偿主要控制方法。 论文的研究为航天器防护板渐进成形工艺提供一定技术支持,对提升我国航天器高强度复杂零件的加工效率与质量有一定的理论与实际意义。