磁性介质加压板材软模拉深成形规律研究

摘要

随着节能减排需求的日益渐增，对零部件轻量化的重视程度逐渐加剧，许多成形新工艺、新方法不断涌现并得到快速发展，板材柔性介质加压成形作为一种先进制造技术而受到了广泛关注。根据介质属性的差异，板材介质加压成形主要包括液压成形、粘性介质成形和固态颗粒成形等。但是由于工艺自身特点所限，传统板材柔性介质成形工艺存在着一些技术瓶颈限制了推广及应用。
　　在此背景下本文进行了拓展尝试，将智能材料的典型代表之一磁性液体作为传力介质对板材进行拉深成形。磁场作用下磁性介质充分发挥了固态、半固态和液态等常用传力介质的综合优势及特点，并表现出一定的流变性和时变性等性能特征，可对板材成形中的相应部位实现定量可控加载，对板材拉深过程中壁厚分布、成形极限、回弹量及贴模度等影响成形质量的关键因素产生重要影响。
　　首先对磁性介质的组分及传力特点进行了深入研究，通过理论分析确定了适于本研究所需磁性介质型号，然后利用有限元ANSYS软件对磁性介质加压板材拉深成形中的磁场分布特征进行分析，揭示了励磁凸模直径、通电电流与线圈匝数等对磁场分布的影响规律，总结出最佳的工艺方案。
　　最后，通过自行研制的磁性介质加压板材拉深成形实验装置进行了研究，对比分析了常规拉深与不同电流强度条件下磁性介质加压作用下拉深件的成形性能差异，研究结果表明：随着电流强度的增加，在磁性介质未达到磁饱和情况下，磁性介质对板材的粘着力增强，不锈钢板的拉深成形壁厚分布更加均匀，侧壁上各部位的壁厚分布差异明显减小，分界圆高度逐渐下降，当电流增大到2 A时，与常规拉深相比，拉深件成形极限随之提高了26.3％，同时拉深件的回弹量与起皱缺陷都有明显改善，回弹量由2.9 mm减小到0.2 mm，翘曲高度降低了33.8%，增强的磁场使磁性介质加压板材拉深成形中筒形件底角部的贴模程度更佳，成形质量随之明显提高。

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第1章 绪论

1.1前言

1.2板材介质加压软模成形技术的研究现状

1.3磁性介质的研究概况及发展现状

1.4本课题的研究目的及意义

1.5课题研究的主要内容

第2章 磁性介质加压板材拉深成形方法及原理

2.1引言

2.2磁性介质加压板材拉深成形新方法

2.3磁性介质组分及选择

2.4实验材料及设备

2.5本章小结

第3章 磁性介质加压板材拉深成形物理场研究

3.1引言

3.2有限元模型及方案

3.3相对磁导率对磁感应强度的影响

3.4磁控单元参数对磁感应强度的影响

3.5本章小结

第4章 磁性介质加压板材拉深成形工艺实验研究

4.1引言

4.2实验装置设计及研究方案

4.3磁性介质加压板材拉深壁厚变化规律

4.4磁性介质加压板材拉深成形精度分析

4.5磁性介质加压板材拉深成形性能分析

4.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢