毕业论文范文——大曲率高翻边钣金零件橡皮成形起皱控制研究

《毕业论文范文——大曲率高翻边钣金零件橡皮成形起皱控制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、西安航空职业学院毕业论文大曲率高翻边钣金零件橡皮成形起皱控制研究姓名：专业： 航空电子班级：完成日期：指导教师:10【摘要】起皱是橡皮液压成形三大缺陷之一，多发生在大曲率高翻边的钣金零件上。现消除方法多以工人手工成形为主，继而进行橡皮液压校形，零件表面质量差，工人劳动强度大。大飞机固定前缘安装着一系列鱼头状钣金隔板件，曲率大、翻边高，成形困难，易起皱。借助于PAMSTAMP模拟软件建立有限元模型，对大曲率高翻边钣金件橡皮成形褶皱等缺陷进行数值分析，探讨侧压块模具结构与压边圈模具结构对橡皮成形消皱技术的影响

2、效果，摸索和确定展开毛坯、模具结构、橡皮硬度等的最佳数值，并以实验加以验证，最终形成了一种可直接采用无余量展开毛坯完整机械加工凸弯边零件的橡皮成形技术，实现了大曲率、高翻边零件的无皱橡皮精确成形。关键词：橡皮成形；铝合金；凸弯边；数值模拟；起皱近些年，国内航空领域钣金成形机械化程度越来越高，液压橡皮囊成形工艺作为一种先进的柔性板料成形技术，以它操作便捷、工装成本低、表面质量高等诸多优势越来越受青睐，特别适合多品种小批量的产品生产[1-2]。钣金零件“凸”弯边特征又称压缩弯边[3]，是飞机制造中常见结构，该

3、类零件在成形过程中弯边区毛料会因收缩变形过大而起皱。通常凸形弧度越大、翻边越高，成形中弯边区毛料收缩变形越剧烈、越容易出现褶皱、甚至死皱。在航空企业，通常将凸型曲率半径小于200mm、翻边高度大于25mm的钣弯零件界定为“大曲率、高翻边”类零件，现加工方法多以工人手工成形为主，而手工成形钣金零件不得不依赖于榔头的频繁敲击来实现，零件表面锤痕明显、工人劳动强度大、成形精度低、材料出现冷作硬化趋势，内部残余应力对飞机安全可靠性造成一定威胁。目前控制凸弯边起皱的方法很多，应用比较广泛的是侧压块方法[3]，此方法

4、考虑的因素较多：侧压块的角度、侧压块与模具主体间距、侧压块模具转角半径、零件凸曲线弧度、翻边高度、初始坯料大小、材料厚度、成形压力、橡皮特性等都会影响最终成形结果，每一项零件的研究成果不具备代表性，为此一直没有一个定性结论。数值模拟是预测板料成形缺陷非常有效的手段[4]，本文以PAMSTAMP软件为基础，对大飞机系列大曲率高翻边隔板零件的橡皮液压成形过程进行模拟，探讨侧压块模具结构与压边圈模具结构对橡皮成形消皱技术的影响效果，并以实验验证。1零件分析图1为一系列大曲率、高翻边钣金结构件，该类型隔板件在大飞

5、机固定前缘部位普遍存在，沿翼展方向分布、曲率渐进增大、结构类似“鱼头状”。图1隔板零件示意及装配Fig.1Photoofdiaphragmandassemble10任选其中一项隔板件，拟合“鱼头状”外廓最大曲率约为R88mm，通过计算凸弯边成形系数可以判断弯边橡皮成形不产生皱褶的最大变形程度。图2隔板零件外廓拟合曲率示意Fig.2ThecurvatureoftheouteredgeofdiaphragmK=H/(R+H)(1)式中K——弯边系数H——弯边高度，25mmR——外廓曲率，88mm经计算K=22

6、.1%，近乎凸弯边极限弯边系数Ke[5]的2倍，查表得，H约为无褶皱最大弯边高度的2.5倍。2数值模拟2.1材料参数材料为2A12-O-δ1.2mm，参数如表1所示。表12A12-O-δ1.2mm材料参数杨氏模量泊松比屈服强度硬化指数材料加工硬化系数E(GPa)γσs(MPa)nK(GPa)730.33720.2330.3262.2数值模拟模型借助PAM-STAMP有限元分析软件分析鱼头类零件凸弯边橡皮成形缺陷。有限元模型按工艺实际设计，包含成形模具、初始毛坯、覆盖橡皮、设备平台，如图3所示。初始毛坯利用

7、INVERS模块的坯料反算功能模拟得到。模型中成形模具、设备平台作为刚体，展开板料作为变形体，橡皮则假设为超弹性变形材料；整个橡皮成形过程中，施加压力为30MPa。图3模拟模型Fig.3FEMmodel2.3首次橡皮成形模拟结果与分析一般对于高翻边零件的橡皮成形仿真计算，模拟时间会相对较长，在设计模具时应注意外形光滑流线，非工作区的过渡转角半径尽量≥5mm，避免橡皮长时间受压出现单元网格畸变破裂，导致计算失败。10模拟结束，从隔板零件材料厚度变化云图显示，平面区域材料厚度几乎没有改变，转角区域在曲率最大处

8、及下陷突起处材料出现少许变薄，最大变薄量不超过原材料厚度的11%，而弯边区域材料显示出五个不同层次的增厚，弯边边缘出现波浪式褶皱，材料最大增厚区发生在“鱼头状”头部1/2弯边处，最大增厚量为0.41mm，约占原材料厚度的33.3%，远远超出了文献中规定材料厚度不大于20%的变化范围[6]。图4数值模拟的材料厚度变化云图Fig.4Simulationthicknessdistribution模拟结论，隔板零件直接进行橡皮成形会出