u型材单轴柔性滚弯成形技术研究及其有限元分析

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要单轴柔性滚弯是一种先进的高度柔性的钣金制造工艺与传统的弯曲方法相比生产的弯曲件具有强度高表面质量好成本低等特点特别适用于航空航天及汽车工业中小批量甚至是单件零件的生产本文详细地介绍了单轴柔性滚弯技术主要研究工作如下1.根据单轴柔性滚弯成形技术原理在实验室现有设备数控渐进成形机床的基础上设计滚弯U型截面型材的滚弯装置实验研究表明单轴柔性滚弯系统存在一临界进给量当进给量超过该值后工件弯曲曲率半径不再随进给量的增大而变小达到一个极限半径并且该半径与刚性滚的直径成正比2.从单轴柔性滚弯过程受力分析方面着手在对工件受力与变形情况进行一些假设简化的基础上根据

2、弹塑性理论提出了描述单轴柔性滚弯U型截面型材的理论模型获得了工件回弹后曲率半径与各个主要影响因素之间的理论公式3.在有限元分析当中常用应变能函数描述橡胶材料的力学性能本文对橡胶类材料的常用应变能函数进行了描述以Mooney-Rivilin模型为本文有限元分析中橡胶的本构模型利用单轴拉伸和单轴压缩实验数据拟合Mooney-Rivilin模型的两参数4.利用有限元软件MSC.marc建立了单轴柔性滚弯U型材模型并对成形及回弹过程进行了有限元模拟仿真根据有限元计算结果对影响工件回弹成形的参数进行了分析验证了实验中得出的柔性滚弯技术的重要特征与实验结果对比表明有限元分析具有较高的精度有

3、一定的实际应用价值关键词柔性滚弯有限元模拟U型截面型材回弹塑性成形IU型材单轴柔性滚弯成形技术研究及其有限元分析AbstractSingle-AxleBendingTechniquewithElasticRubber(SABTER)isanadvancedandhighlyflexiblemanufacturingtechnologyforsheetmetalforming.Comparedwiththetraditionalbendingmethod,theproductsofbendinghavetheadvantagesofhighstrength,goodsurface

4、qualityandlowcost.Itisespeciallysuitabletoaerospaceandautomobileindustrieswithsingleormini-batchproduction.Inthisstudy,theprincipleofthetechniqueisdiscussedcomprehensively.Themainworkandresultsinthisdissertationcanbeconcludedasfollows:1AccordingtotheprincipleoftheSABTER,aU-profilerollbending

5、devicewhichisbasedonNCincrementalformingmachinetoolsisdesigned.TheexperimentalresearchindicatesthatSABTERhasacriticalfeed.Theradiusofcurvatureisnolongerchangedwiththefeedincreasingwhenthefeedexceedthecriticalfeed.Alimitradiusthatisproportionaltothediameteroftherigidrollermaybeobtained.2Based

6、ontheforceanalysisoftheSABTERandaseriesofsimplifyingforthestressanddeformationoftheworkpiece,atheoreticalmouldthatdescribestheflexiblerollbendingtheU-profileisproposedbythedescriptionofelastic-plastictheory.Withthistheoreticalmould,theformulaaboutthecurvatureradiusoftheworkpieceandthemajorin

7、fluencingfactorshavebeenfound.3Infiniteelementanalysis,themechanicalpropertyofrubbermaterialisalwaysdescribedbystrainenergyfunction.Inthispaper,somecommonlyusedstrainenergyfunctionsoftherubberaredescribed.The“Mooney-Rivilin”materialmodelisusedinFEA