【摘 要】
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渐进成形工艺是一种实现CAD/CAM/CAE一体化的先进智能制造技术,本文以典型的方盒形件为研究对象,采用数值模拟和实验相结合的方法探究凸模支撑渐进成形方盒形件的成形规律,为成形其他复杂的直壁件提供参考依据。本文基于ANSYS/LS-DYNA建立方盒形件凸模支撑渐进成形的有限元模型,利用响应面法探究了不同板料厚度下凸模支撑渐进成形方锥台件的最优工艺参数,即工具头直径、轴向进给量和成形速度;并探究了
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渐进成形工艺是一种实现CAD/CAM/CAE一体化的先进智能制造技术,本文以典型的方盒形件为研究对象,采用数值模拟和实验相结合的方法探究凸模支撑渐进成形方盒形件的成形规律,为成形其他复杂的直壁件提供参考依据。本文基于ANSYS/LS-DYNA建立方盒形件凸模支撑渐进成形的有限元模型,利用响应面法探究了不同板料厚度下凸模支撑渐进成形方锥台件的最优工艺参数,即工具头直径、轴向进给量和成形速度;并探究了方锥台件高宽比H/B分别为0.5和1.0时,不同边长B和不同板料厚度t所对应的单道次成形方锥台件的临界成形角,且得到了H/B=0.5和H/B=1.0方锥台件临界成形角的计算公式。对于单道次凸模支撑渐进成形方盒形件,首先探究了宽径比B/r不相同情况下方盒形件的成形深度规律,结果表明当B不同r相同时,单道次成形出的方盒形件的高宽比随着边长B的增加而减小;而当B相同r不同时,单道次成形出的方盒形件的高宽比随着圆角半径r的增加而增加。其次探究了宽径比B/r相同（B/r=4）情况下方盒形件的成形深度规律,结果表明当B/r=4不变情况下单道次成形出的方盒形件的高宽比随着边长B的增加而减小,同时得到了在不同板料厚度和不同板厚系数值情况下单道次成形方盒形件的高宽比的拟合方程f（B,at）。最后探究了单道次凸模支撑渐进成形方盒形件的极限成形深度,结果表明在成形同一尺寸方盒形件时,极限高宽比Hlimit/B的值随着板厚的增加是明显增加的;在同一原始板料厚度情况下,极限高宽比Hlimit/B的值随着边长的增加是明显减小的,并通过实体实验验证了模拟结果的可靠性,且得到了在不同板料厚度和不同边长情况下单道次成形方盒形件的极限高宽比的计算公式。对于多道次凸模支撑渐进成形方盒形件,以B/r=4的方盒形件为研究对象,首先提出了三种多道次成形路径,分别为等高平行直线成形路径、变角度直线成形路径和等高变角度成形路径。其次探讨了成形浅方盒形件（H/B=0.5）和深方盒形件（H/B=1.0）的最佳路径方案,模拟和实验结果表明成形H/B=0.5方盒形件的最佳路径是变角度直线成形路径,成形H/B=1.0方盒形件的最佳路径是等高变角度直线成形路径。最后探究了成形B=40mm、60mm和80mm三种不同边长浅方盒形件（H/B=0.5）和深方盒形件（H/B=1.0）的最佳成形道次数目,以及可成形出不同边长H/B=0.5和H/B=1.0方盒形件的原始板料厚度和所对应的壁厚分布情况,根据模拟结果确定了可成形的最小原始板料厚度tmin,即成形B=40mm、60mm和80mm浅方盒形件的tmin分别为0.84mm、1.10mm和1.30mm,成形B=40mm、60mm和80mm深方盒形件的tmin分别为1.30mm、1.50mm和2.00mm,并设计相同条件的实验验证了模拟结果的可靠性和准确性。依据上述研究成果,可以实现其他尺寸方盒形件的快速渐进成形。
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