渐进成形等壁厚直壁圆筒件成形规律研究

摘要

板料渐进成形作为一种新型的加工技术，无需专用模具，其柔性化的特点非常适合于新产品的开发及单件或小批量的生产。渐进成形工艺引入快速成形技术中“分层制造”的思想，能成形出的板料零件种类繁多，但直壁件的成形一直是该工艺的难点。
　　 基于ANSYS/LS-DYNA分析平台构建了合理的有限元模型，采用数值模拟技术与试验研究相结合探讨渐进成形直壁圆筒件的变形规律。以壁厚均匀性为目标，从节点运动角度探寻渐进成形直壁圆筒件的路径设计原则；从成形过程的影响因素角度分析直壁圆筒件成形中常见的缺陷。
　　 在多道次渐进成形直壁圆筒件过程中，各道次路径之间是相互影响的。研究了第一道次成形过程中成形参数对材料流动的影响，得到节点运动偏差量的影响因素及与单元壁厚的关系；研究了后续道次成形过程中成形工具运动方式对材料流动的影响，得到自卜而上的运动方式有利于材料的变形。
　　 通过数值模拟技术分析了直壁圆筒件渐进成形过程中，常见的开口下沉、圆角薄壁及中心下沉等成形缺陷，研究了成形参数及成形工具运动方式对开口下沉缺陷及中心卜沉缺陷的影响，提出了相应的解决方法并通过试验验证；通过对直壁圆筒件成形过程的分析得出圆角薄壁缺陷的形成原因，并经过优化成形路径改善了圆角区域的壁厚。
　　 依据得到的路径设计原则及避免或改善缺陷的措施，以某一具体几何尺寸的直壁圆筒什为目标制件，设计并优化了该直壁圆筒件的成形方案，获得了等壁厚直壁圆筒件。