高速成形裝置及其成形性能研究.pdf

1、高速成形加工可以提高金屬的成形性能，可以使在常規(guī)成形方法下很難成形的高強度金屬材料實現(xiàn)成形。高速成形的制件能夠得到遠超出傳統(tǒng)準靜態(tài)成形所能達到的變形程度，并擁有表面質量好、回彈小、變形厚度均勻等優(yōu)點。隨著工業(yè)制造水平的不斷發(fā)展，對金屬成形性能提出的要求也越來越高。作為國內外研究的熱點和前沿，對高速成形提高金屬材料成形性能的研究將具有更重要的理論和實際應用意義。
　　 本文通過對比已有的各種高速成形方法及裝置，結合高速成形工藝的特

2、點，提出了一種高速成形裝置的設計方案。裝置采用壓縮氣體作為動力源，用高壓氣體驅動撞塊（沖頭）加速，撞塊加速至終點，沖擊材料使其高速成形。
　　 首先對高速成形裝置包括各部件的形狀、功能、布局和運動機制等進行總體的設計，同時估算了高速成形裝置的沖擊速度，并選擇空氣作為推動氣體。其次通過建立數(shù)學模型，應用Matlab數(shù)值計算軟件，對高速成形裝置關鍵組成部件:高壓氣室、發(fā)射管、撞塊、發(fā)射氣缸和發(fā)射活塞進行詳細的結構設計和尺寸計算;對受

3、壓的發(fā)射管和懸臂部件進行校核;對高速成形裝置的輔助系統(tǒng)和測速系統(tǒng)進行了選型。
　　 應用有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA驗證已有的DP590金屬板料高速成形實驗，通過對比發(fā)現(xiàn)無論是達到的應變率值還是生成的材料高速成形極限圖，有限元分析得到的結果與高速成形實驗的結果均吻合較好，從而驗證了有限元分析法預測和指導高速成形實驗的可行性。同時應用有限元模擬的分析數(shù)據(jù)，基于所設計高速成形裝置的沖擊參數(shù)，模擬不同速度沖擊金屬板料的成形