筒形件凸模支撑渐进成形工艺研究

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渐进成形工艺是一种新型的柔性加工技术,它无需模具或仅需要简单的模具就能成形出出具有复杂曲面形状的零件。本文采用凸模支撑渐进成形工艺来成形典型的回转类筒形件,探讨了圆台件和筒形件的成形规律,对筒形件成形的研究具有重要的意义。本文以数值模拟为主并辅以物理实验验证的研究方法,基于ANSYS/LS-DYNA有限元分析平台依据筒形件凸模支撑渐进成形的特点建立有限元模型,研究工艺参数和成形路径对筒形件成形的影响。对于单道次筒形件凸模支撑渐进成形,利用响应曲面法探究了工具头直径、进给量、进给速率这三个工艺参数对筒形件的极限成形深度的影响。实验结果表明工具头直径对筒形件的极限成形深度的影响程度最大,且极限成形深度随工具头直径的增加而增大,并得出了最佳优化工艺参数,获得了筒形件单道次能够成形的极限深度。对于多道次筒形件凸模支撑渐进成形,设计了变角度和平行直线这两种成形路径方案,两种路径方案首道次都需要成形出圆台件,为此而采用了正交试验研究了工具头直径、进给量、进给速率对圆台件最小单元厚度的影响,得出最佳优化工艺参数,并利用该工艺参数探究出圆台件的临界成形角。对于变角度加工路径方案,主要探究不同成形增角对筒形件壁厚分布的影响,得到最佳变角度路径;对于平行直线加工路径方案,探究不同成形高度增量对筒形件壁厚分布的影响,得到最佳成形路径。采用变角度和平行直线加工路径在渐进成形机床进行物理实验,将加工获得的筒形件直壁区域的壁厚与模拟结果进行对比,发现两者的吻合度很高,验证了模拟结果的正确性。
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