用于殷钢板热成形的柔性模具设计及试验研究

摘要

近年来，殷钢板模具在复合材料飞机蒙皮的制造中得到了广泛应用，其加工方式越来越受到重视。因其为单件小批量生产，且殷钢属难切削金属，传统冲压和铣削加工都有其弊端。所加工殷钢板厚度一般在11mm以上，热冲压可使冲压工艺力降低，提高成形质量。因此，用于殷钢板热成形的柔性模具设计具有十分重要的现实意义。
　　首先，通过高温热压缩实验得到了殷钢应力应变曲线，确定了其成形温度并为数值分析法对板材成形过程的模拟提供了基础；对单元体点阵排列方案进行了研究，确定了其行列数量、同侧及异侧单元体的位置关系，为柔性模具的结构设计提供了理论依据。
　　然后，对柔性模具整体装置进行了具体设计，主要包括液压机的选型，柔性模具及高度调整装置的设计，电气控制系统的设计以及软件的编制。通过ABAQUS对板材冲压过程进行了仿真分析，得到了冲压成形力，以此为基础对液压机进行了选型；考虑到热成形温度的影响，将柔性模具和高度调整装置设计为分离型并对柔性模具单元体和高度调整单元的具体结构进行了创新型设计，此外通过ANSYS对其关键部件进行了校核优化，使其满足了设计要求；基于自动调形的要求，对电气控制系统进行了设计，步进电机的闭环控制系统使高度调整单元在X和Y向同步带导轨上精确定位以调整各单元体高度，进行成形曲面造型；以LabVIEW为开发平台编制了相应调形软件，编写软件界面友好，可操作性强。
　　最后对单元体进行了调形实验，以此为基础分析了整体调形误差的来源；对单元体刚度进行了试验研究，验证了刚度满足设计要求。

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第1章 绪 论

1.1 课题的来源背景及意义

1.2 多点柔性模具的国内外研究现状概述

1.3 课题研究主要内容

第2章 殷钢性能及柔性模具设计理论研究

2.1 殷钢高温力学性能研究

2.2 柔性模具单元体点阵排列方案的研究

2.3 本章小结

第3章 柔性模具装置的结构及控制系统设计

3.1 柔性模具装置的总体设计

3.2 柔性模具及高度调整装置的设计

3.3 柔性模具装置电气控制系统设计

3.4 柔性模具装置外购件的选型

3.5 本章小结

第4章 成形力仿真分析及关键部件校核优化

4.1 成形力的数值模拟及液压机的选型

4.2 ANSYS校核及优化

4.3 本章小结

第5章 柔性模具系统的软件设计及实验

5.1柔性模具控制系统的软件设计

5.2 柔性模具单元体实验研究

5.3 本章小结

结论

参考文献

附录

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致谢