基于迭代补偿机制型材变曲率拉弯的研究

摘要

众所周知，通过拉弯工艺成形的制品具有精度高、表面质量好等优点，广泛应用于船舶、汽车、矿山、航空航天等制造行业中。目前，型材拉弯工艺的研究对象多是等曲率变形，诸多研究成果指出了精确计算回弹量的方法与减少回弹的有效措施。然而，一些特殊结构的拉弯成形零件是变曲率的，如汽车门框和飞行器结构等。对于此类变曲率拉弯工艺的回弹与补偿研究，目前阶段研究少有论述。
　　本文论述了一种通过有限次补偿操作使成形件尺寸达到期望值的方法——迭代补偿机制，旨在完善该方法的基础上，对多种弯曲工艺的迭代收敛性进行证明，并重点论证该方法在变曲率拉弯工艺上的应用。理论上证明了该机制的收敛性，迭代方法定量给出了补偿量。
　　本文从V型弯曲试验结果分析入手，结合《数值分析》中方程迭代求根方法，论述了迭代补偿机制，并从数学方法的角度对通用弯曲工艺的迭代收敛性进行了证明；针对金属板材的单向拉伸变形、普通自由弯曲工艺、普通拉弯工艺，指出可迭代参量，并对其收敛性进行证明；对变曲率拉弯工艺的工艺基础进行了简单讨论，针对模具型面为二次函数曲线和三次函数曲线的拉弯变形，选取方程形状参量a为迭代参量，对其迭代收敛性进行了证明。
　　论文应用数值模拟软件ABAQUS，对模具型面为二次函数曲线和三次函数曲线的拉弯工艺分别建立模型，基于迭代补偿机制分别进行迭代补偿的模拟操作。模拟结果表明：经过有限次补偿操作后，上述两种变曲率拉弯成形件的迭代参量a均可较高精度接近于目标值。
　　最后，通过实验验证了迭代补偿机制下两种模具型面的变曲率拉弯补偿工艺的可行性，并选取不同材料板坯说明了迭代补偿机制不依赖于材料特性和力学模型的通用性特点。