曲面翻边类零件成形工艺研究

摘要

翻边成形是板料成形工艺中重要的成形方法，在汽车、航空、航天、家用电器等行业有着广泛的应用。由于装配和制品形状等的需要，经常要对板料进行翻边成形，并且在多数情况下翻边是在曲面上进行的。实际生产中的曲面翻边类零件存在着起皱、破裂、回弹等缺陷，因此对曲面翻边类零件的成形性能的研究对实际生产有着重要的指导作用。随着计算机技术和数值模拟技术的不断发展，越来越多的研究人员选择使用计算机数值模拟的方法来研究板料的成形工艺。数值模拟技术可以在实际生产之前发现现行工艺、模具结构、坯料尺寸等因素中存在的问题，提前预测缺陷的发生，并采用有效的手段予以改进，从而大大降低生产成本、缩短生产周期。但是，对于曲面翻边工艺的模拟是一项很困难的工作，而且至今其成形性能尚未有确切的研究。针对这一现状，本文用板料成形分析软件DYNAFORM对采用三种不同工艺成形的板料曲面翻边类零件的成形性能进行了研究。 曲面翻边类零件中有相当数量的是总体外观相近，只是几个关键尺寸或者型号有所区别，为了方便研究，本文将曲面翻边类零件抽象为统一的模型，给出了定义曲面翻边类零件的几个关键尺寸，如直边长度L、底面圆弧曲率半径R、翻边高度H、底面宽度B和零件圆角半径r。总结了常用的三种不同的板料曲面翻边类零件的成形工艺，分别为双向弯曲工艺、先弯曲后翻边工艺和一次成形工艺。对其工艺过程和模具结构分别进行了介绍。应用板料成形分析软件DYNAFORM分别对不同尺寸的曲面翻边类零件采用这三种不同工艺的成形过程进行了数值模拟，并通过对模拟实验结果的分析总结了直边长度L、底面圆弧曲率半径R和翻边高度H这三个主要的零件几何参数的变化对制件的中面位置上的切向应变的影响规律。 文中还通过对DYNAFORM软件后处理中切向应变图、成形极限图和厚度图的分析总结了三种不同的成形工艺中容易出现的成形缺陷，探讨了不同尺寸的曲面翻边类零件的成形性能与不同成形工艺之间的规律，推荐了不同尺寸范围的曲面翻边类零件应该采用的不同成形工艺，从而为实际生产中不同工艺的选择提供了参考。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2计算机数值模拟在板料成形工艺中的发展与应用现状

1.2.1国外板料成形数值模拟的发展

1.2.2国内塑性成形数值模拟的发展和研究现状

1.3曲面翻边工艺

1.3.1曲面翻边类零件及其尺寸定义参数

1.3.2国内外有关曲面翻边工艺的研究现状

1.4本课题的选题意义及研究内容

第二章曲面翻边类零件的三种成形工艺及DYNAFORM软件简介

2.1二次弯曲工艺

2.2先弯曲后翻边工艺

2.3一次成形工艺

2.4板料成形数值模拟软件DYNAFORM简介

2.5本章小结

第三章曲面翻边类零件的二次弯曲成形过程模拟

3.1二次弯曲工艺模拟试验

3.1.1第一次弯曲模拟试验

3.1.2第二次弯曲模拟试验

3.2二次弯曲工艺模拟试验结果分析

3.2.1直边长度L对切向应变的影响

3.2.2底面圆弧曲率半径R对切向应变的影响

3.2.3翻边高度H对切向应变的影响

3.3本章小结

第四章曲面翻边件的先弯曲后翻边成形过程模拟

4.1先弯曲后翻边工艺模拟试验

4.1.1弯曲模拟试验

4.1.2翻边模拟试验

4.2先弯曲后翻边工艺模拟试验结果分析

4.2.1直边长度L对切向应变的影响

4.2.2底面圆弧曲率半径R对切向应变的影响

4.2.3翻边高度H对切向应变的影响

4.3本章小结

第五章曲面翻边类零件的一次成形过程模拟

5.1一次成形工艺模拟试验

5.2一次成形工艺模拟试验结果分析

5.2.1直边长度L对切向应变的影响

5.2.2底面圆弧曲率半径R对切向应变的影响

5.2.3翻边高度H对切向应变的影响

5.3本章小结

第六章三种成形工艺与曲面翻边类零件尺寸关系的研究

6.1引言

6.2不同工艺成形的曲面翻边类零件成形缺陷分析

6.2.1二次弯曲工艺成形缺陷分析

6.2.2先弯曲后翻边工艺成形缺陷分析

6.2.3一次工艺成形缺陷分析

6.3不同尺寸零件使用不同工艺成形时的成形性能分析

6.3.1无直边长度的零件的成形性能分析

6.3.2底面圆弧半径与直边长度对翻边高度的影响分析

6.4分析结果小结

第七章结论与展望

参考文献

致谢