板料数控渐进成形技术 教学课件 作者 高锦张 第3章　板料数控渐进成形机理.pptx

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1、第3章　板料数控渐进成形机理3.1　板料数控渐进成形原理3.2　成形制件壁厚变化规律3.3　板料数控渐进成形中应变的分析3.4　板料数控渐进成形中应力的分析3.5　板料数控渐进成形中变形力的计算实例3.6　板料数控渐进成形的控制原则3.1　板料数控渐进成形原理图3-1　无支撑渐进成形原理3.1　板料数控渐进成形原理图3-2　有支撑渐进成形原理3.2　成形制件壁厚变化规律3.2.1　单道次渐进成形制件壁厚3.2.2　多道次渐进成形制件壁厚3.2.3　制件壁厚的减薄率3.2.1　单道次渐进成形制件壁厚图3-3　变形过程3.2.2　多道次渐进成形制件壁厚对于厚度一定

2、的某种板料，在一般的成形条件下，其成形极限角是一定的。若目标制件的成形角大于其极限成形角，则须采用多道次渐进成形来成形制件；对于即使能够利用单道次渐进成形出的制件，但若对制件壁厚有要求，如需成形出均匀壁厚的制件，有时也需要采用多道次渐进成形来完成。对于多道次渐进成形，由于成形方式的多样化而带来的受力条件的变化，以及随着塑性变形而产生的加工硬化现象，使变形规律更为复杂，成形后制件的壁厚与正弦定律所预测的壁厚相差更大。对于多道次渐进成形后制件的壁厚，可以通过试验的方法测量制件表面上的两个主应变，然后再通过计算得到壁厚值。3.2.3　制件壁厚的减薄率在板料数控渐进成

3、形过程中，减薄率是一个很重要的参数，减薄率即为壁厚减薄的百分率，用ψt表示。式中t——板料变形后的厚度，单位为mm；t0——板料变形前的厚度，单位为mm。将式(3-4)代入上式，得ψt=(1-sinα)×100%(3-12)厚度的对数变化率ηt用下式计算3.3　板料数控渐进成形中应变的分析1.板料数控渐进成形中变形区应变2.第一层应变分析3.第二层应变分析4.第n层总应变分析1.板料数控渐进成形中变形区应变1)板料数控渐进成形中，加工第一层时变形区的应变状态如图3-4所示。2)板料数控渐进成形中，加工第二层时变形区的应变状态如图3-5所示。1.板料数控渐进成形

4、中变形区应变图3-4　板料数控渐进成形中第一层变形区的应变状态a)板料数控渐进成形　b)点A处应变状态图3-5　板料数控渐进成形中第二层变形区的应变状态a)板料数控渐进成形　b)点A处应变状态2.第一层应变分析(1)h一定，r变化　假设成形工具轴向进给量h为1.0mm，采用半径r分别为5mm、10mm、12mm、15mm、20mm的半球头成形工具。(2)r一定，h变化　假设成形工具球头半径r为5mm，轴向进给量h分别取0.25mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm。2.第一层应变分析图3-6　第一层加工时的应变分析3.第二层应变分析1)设定进给量

5、h=0.25mm，半锥角α=45°，成形工具球头半径r变化。2)设定成形工具球头半径r为5mm，半锥角α=45°，轴向进给量h分别取0.25mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm，由于cosφ=(r-h)/r，计算后φ分别为18°、26°、37°、45.6°、53°。3)设定成形工具球头半径r为5mm，进给量h为0.25mm，由于cosφ=(r-h)/r，则φ=18°。3.第二层应变分析图3-7　r与的关系曲线3.第二层应变分析图3-8　h与的关系曲线3.第二层应变分析图3-9　第二层加工时的应变分析图3-10　r与的关系曲线图3-11　h

6、与的关系曲线图3-12　α与的关系曲线4.第n层总应变分析1)设定成形高度H为100mm，半锥角α=45°，采用半径r分别为5mm、10mm、15mm、20mm、25mm的半球头成形工具。2)设定成形工具球头半径r为5mm，半锥角α=45°，成形高度H分别取5mm、30mm、50mm、70mm、100mm。3)设定成形工具球头半径r为5mm，成形高度H为100mm。图3-13　板料数控渐进成形应变分析模型图3-14　r与的关系曲线图3-15　H与的关系曲线图3-16　α与的关系曲线3.4　板料数控渐进成形中应力的分析1.板料数控渐进成形中变形区的应力

7、状态图2.板料数控渐进成形中变形区应力分析1.板料数控渐进成形中变形区的应力状态图图3-17　板料数控渐进成形中变形区的应力状态a)有支撑渐进成形　b)点a处应力状态2.板料数控渐进成形中变形区应力分析(1)有支撑渐进成形　图3-18a所示是按照剪切变形绘制的变形简图。(2)无支撑渐进成形　图3-19a所示为按照剪切变形绘制的变形简图，图3-19b所示为三角形变形区的受力情况。图3-18　有支撑渐进成形时变形区应力分析a)变形区变形简图　b)△cde处变形区的受力分析图3-19　无支撑渐进成形时变形区应力分析a)变形区变形简图　b)△cde处变形区的受力分析3

8、.5　板料数控渐进成形中变形力的计算实