力-位移分控模式多点弯曲成形分析与模拟

摘要

多点成形的柔性加工特点使其有着更广泛的应用前景，对成形件回弹的预测和控制仍是需要解决的难题之一。
　　本文将冲压中应用压边力能够提高成形质量的原理引入多点成形中，提出了两种力-位移分控多点成形方式，成形过程中基本体始终夹持板料，基本体的作用力提供了板料的成形力与压边力。克服了多点模具成形方式的变形失稳、起皱等缺陷，减小了回弹，提高了成形质量。
　　本文从传统冲压弯曲理论着手，分析了三种多点成形方式的工艺性和受力状态，计算了弯矩的大小，得到了中性层偏移量计算公式，确定了下基本体加载的范围，推导出三种成形方式回弹量 kD的计算公式，预测了回弹的趋势。以圆柱面成形为例，结合数值模拟结果，寻找出最佳成形方式。对比分析了理论公式与模拟结果，讨论了回弹量 kD的影响因素，验证了理论规律的正确性，确定了影响回弹的主要参数。
　　基于几何补偿法，利用数值模拟手段对弯曲件的回弹进行了校正，给出了回弹校正原理和圆柱面校正时基本体调形的计算公式，确定了校正质量最好的成形方式。得到了在本文研究的三种成形方式下不同曲率半径、不同板料厚度的最终调形数据。
　　理论证明了两种力-位移分控多点成形方式减小回弹的原因，且公式计算得到的回弹量变化趋势与数值模拟结果一致，这表明，本文所提出的理论是正确的，所提出的成形方法能够更好地满足成形要求。本文的研究结果对于多点成形回弹的研究和工程应用均有一定的指导意义。

目录

力-位移分控模式多点弯曲成形分析与模拟

ANALYSE AND SIMULATION ONBEND FORMING UNDER THEMODLE OF FORCEDISPLACEMENT-CONTROLLEDMPF

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 多点成形技术的发展现状

1.2.1 多点成形设备的研究现状

1.2.2 多点成形数值模拟现状

1.3 多点成形技术特点与缺陷

1.3.1 多点成形技术的特点

1.3.2 多点成形常见缺陷

1.4 回弹研究现状

1.4.1 弯曲回弹研究现状

1.4.2 回弹在多点成形中的研究

1.5 本课题的选题意义和主要研究内容

1.5.1 选题意义

1.5.2 主要研究内容

第2章 理论分析与公式推导

2.1 概述

2.2 薄板弯曲理论基础

2.2.1 宽板弯曲理论

2.2.2 拉弯理论

2.3 三种方案工艺性分析

2.3.1 多点模具工艺分析

2.3.2 A 方式工艺性分析

2.3.3 B 方式工艺性分析

2.3.4 A、B 两种方案的异同点

2.4 三种成形方式的力学分析

2.4.1 多点模具受力分析与弯矩计算

2.4.2 A 方式受力分析与弯矩计算

2.4.3 B 方式受力分析与弯矩计算

2.4.4 三种成形方案弯矩大小的对比

2.5 中性层内移量的计算

2.6 下基本体反力 Di 的极限值求解

2.7 弯曲回弹理论与计算公式

2.8 本章小结

第3章 数值模拟结果分析

3.1 概述

3.2 数值模拟理论基础

3.2.1 基本算法的选择

3.2.2 有限元求解关键技术

3.3 模拟分析的有限元模型建立

3.3.1 初始网格化分

3.3.2 材料模型

3.3.3 模拟基本设置

3.3.4 边界条件及载荷约束

3.3.5 卸载过程有限元模型建立

3.4 模拟结果分析

3.4.1 三种方式成形结果对比

3.4.2 下基本体作用力对成形质量的影响

3.4.3 B 方式上基本体作用力的确定

3.5 本章小结

第4章 圆柱面回弹影响因素的研究

4.1 概述

4.2 弯曲回弹的影响因素

4.2.1 曲率半径 R 对回弹的影响

4.2.2 板料厚度 t 对回弹的影响

4.2.3 弹性模量 E 对回弹的影响

4.2.4 屈服极限 σ s对回弹的影响

4.2.5 摩擦系数 μ 对回弹的影响

4.2.6 基本体作用力对回弹的影响

4.3 本章小结

第5章 回弹校正的数值模拟

5.1 概述

5.2 圆柱面校正方法

5.2.1 圆柱面成形件的回弹控制

5.2.2 回弹调节过程与过调现象

5.3 三种成形方式回弹校正的结果分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

附录1

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哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢