TB5钛合金凸弯边橡皮成形中侧压块优化设计

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1、2013年10月北京航空航天大学学报Oetober2013第39卷第lO期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．39No．10TB5钛合金凸弯边橡皮成形中侧压块优化设计孙永娜万敏吴向东(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京10019I)摘要：TB5钛合金凸弯边橡皮成形时易失稳起皱．将起皱缺陷量化作为优化目标，以凸弯边起皱为缺陷考察指标和侧压块优化的目标函数，基于有限元模拟和试验设计，对不同几何参数下的侧压块橡皮成形进行了有限元模拟，分析了几何参数对起皱指标的影响程度，应用响应面法建立侧压块

2、几何参数和起皱评价指标间的函数关系，并用拟牛顿法进行优化．建立了优化参数和成形指标问的近似函数关系及侧压块优化设计模型．通过试验验证该优化方法的有效性和正确性．关键词：TB5钛合金；凸弯边；橡皮成形；侧压块；优化中图分类号：V262．3文献标识码：A文章编号：1001．5965(2013)10—1292-06DesignandoptimizationofeliminationtoolinrubberformingofTB5titaniumSunYongnaWanMinWuXiangdong(SchoolofMechanicalEngineeringandAutomatio

3、n，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191。China)Abstract：Wrinklingwilloccurintherubberformingofconvexflange，evenfortheformingofTB5titani-amwhentheflangeheightishigher．Wrinklingwasquantifiedasobjectivefunctions．Therubberformingprocesswithdifferentsideblankholderparamete

4、rsweresimulatedbasedontheoptimumdesignandFEM．In-fluencesofdifferentsideblankholderparametersonthewrinklingwereanalyzed．Therelationshipwithform-ingindexwasapproximatelyexpressedasapolynomialfunction．Optimalparameterswereobtainedusingprop—eroptimizationmethodsbasedontheresponsesurfacemethod

5、ologyandquasi-Newtonmethod．Practicabilityandvalidityoftheoptimizationmethodsproposedinthisworkwereverifiedbyexperiments．Keywords：TB5titanium；convexflange；rubberforming；sideblankholder；optimizationTi．15-3(名义成分Ti．15V．3Cr．3Sn-3AI，简称TB5)是一种高强亚稳定B钛合金，具有比强度高、耐腐蚀性好、耐高温及良好的冷成形性能，因此，TB5钛合金在航空航天行业具

6、有巨大的应用潜力⋯．因冷成形技术成熟且不涉及加热问题，故应尽量采用冷成形制造钣金件，然而由于TB5钛合金室温下的塑性变形范围窄及易失稳起皱等特点，目前对TB5钛合金冷成形的研究还处于起步阶段，对其冷成形缺陷的研究还较少¨。．高强钛合金多用于飞机框肋零件中，框肋的基本结构是弯边，主要包括直弯边、凸弯边、凹弯边和凸凹弯边等．凸弯边成形过程中，板料周向因材料收缩而产生压应力，当压应力达到临界应力时，发生失稳起皱∞o．而框肋零件多用橡皮成形制造．橡皮成形用橡皮做半模，具有效率高、成本低、保护零件表面等优点¨。．起皱影响成形精度和质量，若起皱发生在中间工序还有可能影响下道工序的正常

7、进行．TB5钛合金冷成形过程中易发生失稳，凸弯边成形中板料受压失稳且无模具支撑作用，故TB5钛合金凸弯边橡皮成形中易起皱．因此研究TB5钛合金凸弯边成形中的起皱消除方法具有现实意义．消皱方法有多种但普遍行之有效的方法并不存在．最直观的消皱法是增加起皱处的法向接触收稿日期：2012-12-03；网络出版时间：2013-04一1809：15网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11，2625．V．20130418．0915．005。html作者简介：孙永娜(1982一)，女，河南杞县人，博士生，synl0