基于单点渐进成形的薄壁件卷边新工艺研究

摘要

卷（翻）边是一种应用广泛的薄壁件边缘成形工艺。制件边缘卷（翻）成形后，可以增强工件刚度和强度，还可以使其边缘光滑、整齐、美观、耐用。随着人们个性化需求的逐渐提升，产品更替速度加快，采用传统冲压方式进行薄壁件边缘的卷（翻）边成形已无法满足用户个性化定制、新产品开发等场合的需求，有必要发展一些快速高效、成本低廉、灵活度高的柔性卷（翻）边工艺。本文基于多向无模渐进成形的概念，研究了薄壁件的渐进卷（翻）边成形新工艺。利用一种改进的工具头，以1mm厚的板料和外径为38mm、厚度为1mm的管件为坯料进行了卷（翻）边实验和数值模拟，探讨了进给量、加工路径、工具头形状尺寸等各参数对力与变形的影响，分析了各种缺陷的控制方式。
　　本研究主要内容包括：①结合多向无模渐进成形的概念并采用改进的工具头，能够很好地完成管端向内和向外的卷边，以及板料的卷边成形。相对于传统的冲压方式，该方法无需专用工装、成形力低，同时进一步扩展了渐进成形的加工范围。②管端渐进卷边存在一些与传统冲压卷边类似的缺陷形式，如破裂、屈曲、失稳起皱等。此外，如果渐进成形工艺参数控制不当，还可能产生畸变、不均匀变形等一些特殊缺陷。对于管端内卷成形，由于工具头在渐进成形过程中会给管端施加不对称载荷并形成局部凹陷，因而相对于传统冲压更易导致管壁的起皱。③工具头的路径对成形结果有着很大的影响。在管端渐进卷边过程中，采用逐层加工路径时，成形过程存在载荷的突变，导致管壁变形不均匀。采用螺旋加工路径能够有效避免这类缺陷，获得良好的外观轮廓。进给量相同时，螺旋路径比逐层加工路径的成形力更小。④管端渐进卷边时的径、轴向分力大小与扩口变形量，受到工具头的径向和轴向进给量、过渡圆角半径以及径向加工位移等参量的综合影响。因此，在确定成形参数和控制管端破裂、管壁屈曲等缺陷时，应考虑多个因素的综合作用。⑤板料的渐进卷边过程中，可能出现翘曲、水平折弯以及所谓的―端部效应等现象，导致相关缺陷。可以减小进给量、改进工具头形状等对变形进行控制、减少成形缺陷。

目录

1 绪论

1.1 引言

1.2 渐进成形技术及其发展现状

1.3 课题研究内容

2 薄壁件的卷（翻）边技术综述

2.1 引言

2.2 管端翻卷成形技术现状

2.3 板料边缘翻卷成形技术现状

3 管端向外渐进卷边成形工艺研究

3.1 实验及准备工作

3.2 渐进卷边成形原理

3.3 渐进卷边成形结果分析

3.4 工艺参数对成形结果的影响

3.5 本章小结

4 管端向内渐进卷边成形工艺研究

4.1 向内渐进卷边原理及实验

4.2 成形结果分析

4.3 工艺参数对成形结果的影响

4.4 本章小结

5 板料渐进卷边成形工艺研究

5.1 板料卷边成形原理及实验

5.2 卷边成形结果分析

5.3 缺陷分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 研究展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文

B. 作者在攻读硕士学位期间申请的专利

C. 作者在攻读硕士学位期间参与项目