曲母線件無(wú)芯模旋壓輔助支撐方式的研究.pdf

1、旋壓成形是實(shí)現(xiàn)薄壁回轉(zhuǎn)體類零件的少無(wú)切削加工先進(jìn)制造技術(shù)，以其產(chǎn)品精度高、工藝柔性好、節(jié)約材料、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化等諸多優(yōu)點(diǎn)而成為塑性成形技術(shù)的重要發(fā)展方向。但普通旋壓工藝生產(chǎn)特定工件需要配備特定芯模，應(yīng)用于多品種、小批量的生產(chǎn)時(shí)受到限制。近年來(lái)的無(wú)芯模旋壓成形雖然脫離了特定芯模的限制，但由于板料單面受力，造成加工不穩(wěn)定，加工件易產(chǎn)生明顯的回彈變形，形狀精度存在明顯誤差。
　　針對(duì)上述技術(shù)難題，本文提出了采用輔助支撐的方式對(duì)曲

2、母線件進(jìn)行無(wú)芯模旋壓成形，增大了板料的塑性變形，提高了成形件的形狀精度。本文的主要內(nèi)容和貢獻(xiàn)如下:
　　(1)基于ANSYS/LS-DYNA有限元軟件顯示動(dòng)態(tài)方法構(gòu)建了無(wú)芯模旋壓成形工藝綜合仿真模型:通過(guò)提取加工中的關(guān)鍵部件尺寸，建立了符合實(shí)際曲母線件無(wú)芯模旋壓的綜合仿真模型，并通過(guò)能量法和實(shí)驗(yàn)對(duì)比法對(duì)模型進(jìn)行了有效性驗(yàn)證，為后續(xù)基于輔助支撐的無(wú)芯模曲母線件旋壓研究奠定了基礎(chǔ)。
　　(2)提出了基于輔助芯模支撐的無(wú)芯模旋壓方

3、法:通過(guò)采用與曲母線輪廓初始段相契合的輔助芯模進(jìn)行支撐，與無(wú)支撐的無(wú)芯模旋壓進(jìn)行對(duì)比，采用仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)比的方式，研究了基于輔助芯模支撐的無(wú)芯模旋壓方法對(duì)板料成形形狀精度及壁厚減薄的影響。實(shí)驗(yàn)證明輔助芯模支撐無(wú)芯模旋壓的最大形狀誤差為8.11mm，比無(wú)支撐的無(wú)芯模旋壓提高了81.94％，平均形狀誤差為1.60mm，比無(wú)支撐的無(wú)芯模旋壓提高了92.45％。并通過(guò)對(duì)三條加工輪廓曲線的仿真和實(shí)驗(yàn)加工，對(duì)比加工件的形狀和壁厚精度，實(shí)驗(yàn)證明三條輪廓

4、曲線輔助芯模支撐無(wú)芯模旋壓加工的最大形狀誤差的算術(shù)平均值為6.45mm，平均形狀誤差的算術(shù)平均值為1.61mm。說(shuō)明輔助芯模支撐的無(wú)芯模旋壓方法對(duì)板料成形整體彎折影響較大，但對(duì)凹凸程度較大的曲母線，加工中會(huì)出現(xiàn)過(guò)變形。
　　(3)提出了基于輔助旋輪脈動(dòng)支撐和隨動(dòng)支撐的無(wú)芯模旋壓方法:將板料在徑向方向上的變形過(guò)程看成板料的局部變形，沿徑向方向劃分為若干個(gè)小段，并對(duì)每個(gè)小段用輔助旋輪進(jìn)行支撐。采用仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)比的方式，分別對(duì)三條曲母線

5、輪廓進(jìn)行加工，對(duì)比加工件的形狀和壁厚精度，研究了基于脈動(dòng)支撐和隨動(dòng)支撐的無(wú)芯模旋壓方法對(duì)板料成形形狀精度及壁厚減薄的影響。實(shí)驗(yàn)證明輔助旋輪脈動(dòng)支撐無(wú)芯模旋壓加工的最大形狀誤差的算術(shù)平均值為19.66mm，平均形狀誤差的算術(shù)平均值為10.19mm，隨動(dòng)支撐無(wú)芯模旋壓加工的最大形狀誤差的算術(shù)平均值為19.68mm，平均形狀誤差的算術(shù)平均值為9.80mm，但加工件形狀與目標(biāo)形狀相仿，無(wú)過(guò)變形產(chǎn)生。
　　(4)提出了基于復(fù)合脈動(dòng)支撐和復(fù)合

6、隨動(dòng)支撐的無(wú)芯模旋壓方法:綜合了輔助芯模支撐和輔助旋輪支撐在板料成形中的優(yōu)勢(shì)，提出了同時(shí)采用輔助芯模和輔助旋輪進(jìn)行復(fù)合支撐的無(wú)芯模旋壓方法。采用仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)比的方式，分別對(duì)三條曲母線輪廓進(jìn)行加工，對(duì)比加工件的形狀和壁厚精度，研究了基于復(fù)合脈動(dòng)支撐和復(fù)合隨動(dòng)支撐的無(wú)芯模旋壓方法對(duì)板料成形形狀精度及壁厚減薄的影響。實(shí)驗(yàn)證明復(fù)合脈動(dòng)支撐無(wú)芯模旋壓加工的最大形狀誤差的算術(shù)平均值為8.87mm，平均形狀誤差的算術(shù)平均值為3.70mm;復(fù)合隨動(dòng)支撐

7、無(wú)芯模旋壓加工的最大形狀誤差的算術(shù)平均值為4.55mm，平均形狀誤差的算術(shù)平均值為1.37mm，無(wú)過(guò)變形產(chǎn)生，成形效果為最優(yōu)。
　　(5)對(duì)基于五種輔助支撐方式的無(wú)芯模旋壓方法進(jìn)行了綜合對(duì)比，并對(duì)最優(yōu)成形方式進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)例驗(yàn)證。從加工件整體及部分的輪廓形狀精度及壁厚減薄情況深入分析了各種支撐方式對(duì)產(chǎn)品加工的綜合影響，并將輔助支撐對(duì)無(wú)芯模旋壓加工的影響程度進(jìn)行了量化表示。最后，對(duì)最優(yōu)方式的復(fù)合隨動(dòng)支撐無(wú)芯模旋壓方法采用五種不同的加工