金屬板料漸進(jìn)成形精度控制技術(shù)研究.pdf

1、金屬板料漸進(jìn)成形技術(shù)是一種適用于單件、小批量鈑金產(chǎn)品的快速制造技術(shù)。該技術(shù)根據(jù)模型的幾何信息，采用分層制造的方法將制件逐次成形。板料在成形過程中產(chǎn)生的局部變形使?jié)u進(jìn)成形技術(shù)的成形精度相對較低，嚴(yán)重制約了該技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用。對此，本文對漸進(jìn)成形中嚴(yán)重影響成形精度和產(chǎn)品外觀的成形缺陷進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，提出了一些可以提高成形精度的工藝改進(jìn)措施，并通過試驗(yàn)證明了各種改進(jìn)措施的可行性和有效性。本文主要研究工作如下:
　　(1)

2、成形機(jī)理研究。對材料的變形過程進(jìn)行了較為細(xì)致的研究，將材料的變形分為初始變形區(qū)域、變形中間區(qū)域和變形完成區(qū)域。基于純剪切變形的假設(shè)，研究了成形過程中應(yīng)力、應(yīng)變和成形力的變化。在進(jìn)行應(yīng)力分析時，提出了一種考慮到板料內(nèi)部非均勻應(yīng)力分布狀態(tài)的應(yīng)力計算方法，解釋了制件內(nèi)部殘余應(yīng)力的產(chǎn)生原因。在進(jìn)行成形力分析時，根據(jù)純剪切變形和存在剛性端的假設(shè)，提出了一種考慮到材料加工硬化且較為準(zhǔn)確的成形力計算方法。
　　(2)各種精度問題及其影響因素的研

3、究。首先通過試驗(yàn)測試和數(shù)值計算的方法研究了成形工具頭在成形過程中的變形，然后在剔除成形工具頭變形影響的基礎(chǔ)上對正、負(fù)漸進(jìn)成形鼓包、平面?zhèn)缺诠耐?、回彈和牽連變形等精度問題進(jìn)行了較為系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，找出了成形參數(shù)對各種缺陷的影響關(guān)系。
　　(3)改進(jìn)工藝研究。提出了幾種有利于提高成形精度的工藝改進(jìn)措施，主要有:使用平頭成形工具頭改善負(fù)漸進(jìn)成形中的鼓包和回彈;對板料托架施加預(yù)拉量配合使用平頭成形工具頭，改善正漸進(jìn)成形制件上出現(xiàn)的頂部鼓包

4、、根部壓痕和邊緣翹曲;使用局部加熱的方法改善平面?zhèn)缺诠耐购蜖窟B變形，為防止過快的成形速度造成板料被電火花擊穿，提出了一種在不影響成形效率的前提下避免放電現(xiàn)象的無干涉螺旋線成形軌跡生成方法。試驗(yàn)結(jié)果表明，各種改進(jìn)工藝措施可以非常有效地提高制件的最終成形精度。
　　(4)補(bǔ)償成形工藝研究。提出了一種基于簡單測量的補(bǔ)償模型構(gòu)建方法，使用該方法構(gòu)建的補(bǔ)償模型，可使成形精度出現(xiàn)明顯提高，有效降低了回彈和平面?zhèn)缺诠耐箤Τ尚尉葞淼挠绊憽Ｔ跇?gòu)

5、建平面?zhèn)缺谘a(bǔ)償模型時，提出了一種基于二次曲面的側(cè)壁形狀逼近模型，有效簡化了補(bǔ)償成形的實(shí)施難度。
　　(5)切邊變形研究。通過數(shù)值方法計算了簡化模型的殘余應(yīng)力，通過試驗(yàn)方法研究了制件在經(jīng)過切邊處理后的變形，找出了各種成形參數(shù)對切邊變形量的影響。提出了使用退火處理的方法來降低制件的切邊變形，并確定了AA1060鋁合金制件的最佳退火溫度為320℃。
　　(6)通過鈑金樣品的實(shí)際試制過程證明了各種改進(jìn)成形工藝的有效性。使用平頭成形工