无芯模旋压回弹模型构建及回弹补偿研究

摘要

旋压是一种被广泛应用于航空航天、兵器生产和民用工业等的金属塑性成形方式，属于无屑加工。随着产品需求越来越多样化，能够实现柔性成形的无芯模旋压已成为目前国内外的研究热点，应用及市场前景广阔。然而其相关研究主要集中在成形方式、基础机理、有限元仿真模型等，对于无芯模旋压成形质量问题的主要来源——回弹，多是定性分析，鲜有定量分析。为解决上述问题，本文基于无芯模旋压成形及回弹过程的仿真分析和机理分析，构建了无芯模旋压回弹模型，并基于该模型进行了回弹补偿的研究。
　　基于ANSYS/LS-DYNA平台建立无芯模旋压成形及回弹过程的仿真分析模型。通过分析无芯模旋压过程中板料三向应力应变以及变形状态，对无芯模旋压板料自由变形机理及回弹机理进行研究，为后续回弹模型的构建和回弹补偿的研究奠定基础。
　　构建锥形件的单道次无芯模旋压回弹模型，基于该模型进行回弹补偿。通过分析锥形件单道次无芯模旋压的回弹影响因素，选取目标偏转角和进给比作为回弹模型的主要回弹影响因素，选取角度表达法作为回弹量表达参数;通过理论分析与实验相结合的方法，构建关于目标偏转角的锥形件单道次无芯模旋压回弹模型;提出进给比影响因子的概念，用以构建关于进给比的回弹模型。综合各主要回弹影响因素，建立锥形件的单道次无芯模旋压回弹模型，基于该回弹模型进行回弹补偿。
　　构建锥形件的多道次无芯模旋压回弹模型，基于该模型进行回弹补偿。提出先简化再还原的回弹模型构建方法，通过将锥形件的多道次无芯模旋压简化为两道次，选取终道次目标偏转角、前道次目标偏转角、道次数、道次加工量分配方式、终道次进给比作为回弹模型的主要回弹影响因素。首先构建关于前道次和终道次目标偏转角的回弹模型;进而提出当量前道次目标偏转角的概念，以解决道次简化所带来的回弹影响丢失问题;通过终道次进给比影响因子构建关于进给比的回弹模型;综合各主要回弹影响因素，建立锥形件的多道次无芯模旋压回弹模型，基于该回弹模型进行回弹补偿。
　　构建曲母线件的无芯模旋压回弹模型，将其分为一个整体回弹模型和两个局部回弹模型，基于所建立的回弹模型进行回弹补偿。基于已获取的曲母线模型，根据母线形状特点进行关键点采集，将原母线模型简化为关键点模型。提出曲母线件无芯模旋压回弹问题的分治策略，将曲母线件无芯模旋压回弹模型分为整体回弹模型和局部回弹模型;其中局部回弹模型又包括成形段形状相对于母线整体形状趋势的局部回弹模型，以及后续成形段影响因素的局部回弹模型。基于各回弹模型即可进行曲母线件无芯模旋压的回弹补偿，重构母线后实现曲母线件无芯模旋压的精确成形。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 普通旋压国内外研究状况

1．2．1 普通旋压基本成形机理研究现状

1．2．2 普通旋压回弹研究现状

1．3 无芯模旋压国内外研究状况

1．3．1 无芯模旋压基本成形机理研究现状

1．3．2 无芯模旋压回弹研究现状

1．4 无芯模旋压关键技术问题

1．5 本文主要研究内容及其结构框架

1．5．1 本文主要研究内容

1．5．2 本文结构框架

1．6 本章小结

第2章 无芯模旋压研究方法及机理分析

2．1 引言

2．2 无芯模旋压的实验研究方法

2．2．1 实验设备及实验方法

2．2．2 成形件轮廓数据获取及处理方法

2．3 无芯模旋压成形及回弹过程的有限元仿真模型构建

2．3．1 无芯模旋压成形过程的有限元仿真模型构建

2．3．2 无芯模旋压回弹过程的有限元仿真模型构建

2．4 无芯模旋压仿真模型的有效性验证

2．4．1 能量平衡性验证

2．4．2 结果有效性验证

2．5 无芯模旋压成形及回弹机理分析

2．5．1 无芯模旋压成形机理分析

2．5．2 无芯模旋压回弹机理分析

2．6 本章小结

第3章 锥形件的单道次无芯模旋压回弹模型构建及回弹补偿

3．1 引言

3．2 锥形件的单道次无芯模旋压回弹影响因素

3．2．1 回弹影响因素分析

3．2．2 回弹量表达参数选取

3．3 关于主要回弹影响因素的回弹模型构建

3．3．1 关于目标偏转角的回弹模型构建

3．3．2 关于进给比的回弹模型构建

3．4 锥形件的单道次无芯模旋压回弹补偿

3．5 本章小结

第4章 锥形件的多道次无芯模旋压回弹模型构建及回弹补偿

4．1 引言

4．2 锥形件的多道次无芯模旋压回弹影响因素

4．2．1 回弹影响因素分析

4．2．2 回弹模型函数

4．3 关于主要回弹影响因素的回弹模型构建

4．3．1 关于终道次目标偏转角和前道次目标偏转角的回弹模型构建

4．3．2 关于道次数和加工量分配情况的回弹模型构建

4．3．3 关于终道次进给比的回弹模型构建

4．4 锥形件的多道次无芯模旋压回弹补偿

4．5 本章小结

第5章 曲母线件的无芯模旋压回弹模型构建及回弹补偿

5．1 引言

5．2 曲母线件的无芯模旋压回弹影响因素

5．2．1 回弹影响因素分析

5．2．2 曲母线件轮廓的参数化模型

5．3 曲母线件的无芯模旋压回弹模型构建

5．3．1 整体回弹模型构建

5．3．2 局部回弹机理分析及回弹模型构建

5．4 曲母线件的无芯模旋压回弹补偿

5．4．1 回弹补偿方法

5．4．2 回弹补偿实验

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献