金属板材渐进成形可成形性研究

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1、摘要板材渐进成形(incrementalsheetforming)是--种柔性板材成形工艺。该上岂通过数控加工设备成形具有较高成形极限和复杂形状的板会零件，无需特有的模具，适合航空、汽车以及民用领域小批量、多样化、复杂板件产品的生产。本次研究提出了区别于板料多工步成形的模拟方法．对连续成形工艺建立了三维弹塑性有限元模型，应用DYNAFORM有限元软件对扳材渐进成形进行数值模拟研究；同时，对研究该工艺成形极限给出模拟方案，并验证了方案的n]．行性。主要结果和结论如下：(1)建立渐进威形工艺三维弹塑性有限元模型，通过对成形头运动施加

2、时间。位移控制，实现了连续模拟过程；(2)分析了板材渐进成形连续模拟关键技术。实现了冲头三维加载，压边豳随动加载，罚因孑的选择取0．01作为初值，增加1．3倍避免局部穿透出现，显式算法时间步长104～10。9s数量级，单元自适应细化时间问隔104～10。S数量级；(3)对成形头尺寸、渐进压下量进行了参数优化，选用6mm直径的半球形成形头，渐进量为lmm；(4)验证了有限元数值模拟研究板材渐进成形工艺极限的可行性。提出了研究板料不同应变状态的两种加载路径方案，通过对不网路径下变形单元的主、次应变分析，认为应变Lt8∥随成形轨迹曲率

3、的减小面增大。良／‘2边路径板材应变状态趋向于单向拉仲；三维螺旋线路径板材应变状态介于单向拉伸和等轴拉伸之间，并髓成形轨迹径向半径的减小雨向等轴拉伸状态发展。综上所述，通过数值模拟方法研究板材渐进成形工艺及成形极限可行性得到了验证。关键词：有限元法，数值模拟，板材，渐进成形，路径规划，成形极限苘北i：妊大学硕士学位论文AbstractIncrementalsheetformingisanewflexiblesheetformingprocess．Itdoesnotneedadedicateddieandcanformsheetp

4、artswithahigherforminglimitandofcomplicatedshapebyuseofaCNCdevice．Thisprocessissuitedtotheformingofsheetpartsofsmallvolume，diversificationandcompficatedshapeinspace·flight，automobileandcivilproduction．Inthispaper，putforwardasimulationtechniquethatdifferentfromthetech

5、niqueofmuchstepssimulmesheetformingandestablishthree—dimensionalelastic-plasticFEmodelforthecontinuousformingprocess．CarrythroughnumericalsimulationtotheprocessofincacmentalsheetformingthatisbasedontheFEsoftwareDYNAFORM，andbringforwardap加jccttoinvestigateforminglimit

6、ofsheetinincrementalformingprocess．Atlast，makesuretheprojectisfeasiblethroughanalysis．Thepaper’Simport{mtcontentandproductionarc：(1)Setupthree-dimensionalelastic-plasticFEmodelforincrementalsheetforming．Realizeeontimtoussimulationprocessforincrementalsheetformingthro

7、ughimposingtimeMisplacementoarvctocontrolitsmotionOnthepunch；(2)Analysisthekeytechniqueofcontinuoussimulationforincrementalsheetforming．Realizethethree-dimensionalmotionofthepunchandthemotionoftheclampingthatfollowingpunch’Smotion．Inofdcrtoavoidsheetelementpenetratio

8、n，theSLSFACtake0．01asitsinitialvalueandenlargeitformonetothreemultiples．Thetime—stepofexplicitfiniteelementmethod(FEM、achieves10一～1