等離子體弧三維柔性成形技術(shù)基礎(chǔ)研究.pdf

1、金屬板材彎曲成形技術(shù)在航空航天器、汽車、船舶、化工容器等制造業(yè)中應(yīng)用廣泛,傳統(tǒng)的成形技術(shù)通常需要根據(jù)板件形狀,花費(fèi)大量時間和資金制造相應(yīng)的工模具,在大型板件成形中,這些費(fèi)用更為昂貴.研究無模具柔性成形理論與技術(shù),對減少新產(chǎn)品開發(fā)成本、縮短開發(fā)周期都有重要意義,在大型板件多品種小批量成形生產(chǎn)中具有極大的潛在優(yōu)勢.尤其在汽車制造領(lǐng)域,利用等離子體弧柔性成形技術(shù)可以對汽車覆蓋件進(jìn)行柔性校正及其它異形件的成形,特別是在新款式樣車的試制中,可以充

2、分發(fā)揮其適合于單件及小批量生產(chǎn)的優(yōu)勢.分析金屬板件無模具柔性成形技術(shù)的研究現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn),利用熱應(yīng)力和熱應(yīng)變來實現(xiàn)板材成形在國內(nèi)外逐漸成為研究的熱點(diǎn).因為等離子體弧與其它熱源相比更經(jīng)濟(jì)、安全、靈活、實用,所以最近三年來等離子體弧板材柔性成形技術(shù)也引起了研究者的重視.但是目前相關(guān)工作只限于利用不銹鋼板定性研究工藝參數(shù)與彎折角度的關(guān)系,考察彎折區(qū)域金相組織的變化等問題,掃描路徑還局限于直線掃描,但對于具有復(fù)雜曲面(如非直線展成面)的零件,僅靠

3、目前的直線掃描研究結(jié)果顯然還難以達(dá)到要求.所以該文在直線掃描的基礎(chǔ)上做了如下問題的研究:1.探討了薄板等離子體弧柔性成形技術(shù)的成形機(jī)理,分析了溫度梯度機(jī)理、屈曲機(jī)理和鐓粗機(jī)理誘發(fā)原因及作用過程.2.建立了等離子體弧柔性成形過程的有限元熱應(yīng)力分析模型,并根據(jù)成形過程的熱源移動的特點(diǎn),將等離子體弧處理成小步距間歇跳躍式移動熱源進(jìn)行加載,解決了成形過程中板材的彈塑性大變形瞬態(tài)熱應(yīng)力問題,計算出了包括溫度場分布、應(yīng)力狀態(tài)以及形變規(guī)律等結(jié)果.3.

4、以矩形板、環(huán)形板、扇形板為例,在模擬分析的基礎(chǔ)上,以實驗的方法探索了直線掃描和曲線掃描的差異以及板材的幾何形狀對成形結(jié)果的影響.4.在大量實驗研究的基礎(chǔ)上,探索出由圓形板材加工球冠的等離子體弧掃描路徑及其加工工藝方法.5.針對不同幾何形狀的板件采用不同的掃描路徑對等離子體弧柔性成形規(guī)律進(jìn)行了實驗研究.綜合該文以上研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),等離子體弧柔性成形技術(shù)不僅可以應(yīng)用于板材的直線彎曲成形中,還可以應(yīng)用于板材三維復(fù)雜曲面成形生產(chǎn)中.隨著研究的