软支撑板材单点渐进成形回弹的研究

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1、软支撑板材单点渐进成形回弹的研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：潘俊杰指导教师：李军超讲师专业：材料加工工程学科门类：工学重庆大学材料科学与工程学院二O一三年四月StudyonSpringbackofSinglePointIncrementalSheetFormingwithSoftSupportAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineering

2、ByPanJunjieSupervisedbylecturerLiJunchaoSpecialty:MaterialProcessingEngineeringCollegeofMaterialScienceandEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2013重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要金属板材数控渐进成形是一种新兴的无模、快速、柔性制造技术，与传统冲压成形技术相比，不仅成形设备简单，而且通用性强，在诸多领域都具有较大的发展潜力，特别是在汽车覆

3、盖件和复杂板材零件的加工应用上。然而，回弹作为渐进成形技术的主要技术瓶颈，限制着该项技术的推广应用。由于在整个成形过程中都伴随着回弹的产生，且回弹的影响因素众多，使得难于对渐进成形的回弹进行预测和控制。支撑是实现渐进成形工艺的重要部件，对于保证零件几何精度非常关键，但以往多采用刚性体支撑，本文则结合有限元模拟和实验验证以探索软支撑对渐进成形成形性能和回弹的影响，这对渐进成形技术的发展和完善具有重要意义。首先，本文研究了所用的支撑材料及其数值模拟所用的本构方程，通过对支撑材料的单轴拉伸实验，得到了支撑材料（代木、橡胶

4、、聚氨酯）的名义和真实应力-应变曲线，并进行了分析。其次，根据弹塑性有限元理论，通过对单元类型、接触的处理，建立了方锥台件的有限元模型；采用数值模拟软件ABAQUS对所用支撑材料进行本构方程的拟合，确定了数值模拟中支撑材料的本构方程；然后，通过数值模拟获得了板料在软支撑下板料的应力、应变、和厚度分布结果，结果表明零件的厚度和应变在侧壁上呈现区域性和规律性，且适合刚性体支撑渐进成形厚度分部的正弦规律并不完全适合软支撑渐进成形；由支撑在渐进成形加工过程中的位移和应力的变化可知，软支撑渐进成形零件的变形主要是由支撑的Z方

5、向位移引起的；研究了软支撑的材料类型对渐进成形成形性能影响，结果表明支撑材料越硬，板料的平均MISS应力越小，等效应变分布越均匀、等效应变越小，厚度分部越均匀、最小厚度越大；针对软支撑条件下成形零件存在的顶面下落问题，通过对零件形状的分析和验证，提出了在软支撑中心处加刚性支撑的方法进行解决。最后，对软支撑渐进成形的回弹及其影响因素-材料的本构方程和材料类型进行了数值模拟和实验研究，结果表明支撑材料（橡胶）的本构方程（多项式模型、Ogden模型和M-R模型）对渐进成形的回弹的影响不同，支撑的材料类型对渐进成形回弹的影

6、响从小到大顺序为代木，橡胶，聚氨酯；提出了渐进成形回弹预测的线性和非线性及BP神经网络模型；在回弹的控制方面，在补偿法的基础上提出了由工艺面和加工轨迹来控制渐进成形回弹的方法，并在长安汽车左尾灯支架上面得到了很好的应用。关键词：金属板材渐进成形，软支撑，数值模拟，回弹分析与控制I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTCNCincrementalsheetformingisanew,dieless,fast,flexibleformingtechnologycomparedwiththetraditionalm

7、oldingtechniques.Ithasgreatdevelopmentpotentialinmanyfields,especiallyinautomobilecoverandcomplexsheetapplications,withsimpleformingdeviceandversatility.But,thepromotionandapplicationofthetechnologyarelimitedduotoitsreboundasitsbottleneck.Springbackofincrement

8、alformingwithmanyeffectsisgeneratedthroughouttheformingprocess,,whichmakesitdifficulttobepredictedandcontrolled.Supportisanimportantcomponentofincrementalformingprocess,anditiscruc