兩點(diǎn)對稱式漸進(jìn)成形機(jī)理與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、金屬板料漸進(jìn)成形技術(shù)將快速成形技術(shù)和塑性成形技術(shù)有機(jī)結(jié)合,具有適合于小批量、多品種、成形周期短以及更新快等優(yōu)點(diǎn)。多點(diǎn)復(fù)合漸進(jìn)成形是結(jié)合單點(diǎn)漸進(jìn)成形技術(shù)和多點(diǎn)成形技術(shù)的一種新型金屬板材的漸進(jìn)成形技術(shù)。兩點(diǎn)漸進(jìn)成形技術(shù)是多點(diǎn)復(fù)合漸進(jìn)成形技術(shù)的一種形式。漸進(jìn)成形過程中的成形力是重要的設(shè)計(jì)參數(shù),設(shè)備和工藝裝備的工作條件以及成形式所需的功率都有著密切的關(guān)系。
　　本文通過對金屬板材兩點(diǎn)對稱式漸進(jìn)成形基礎(chǔ)理論與實(shí)驗(yàn)的研究,首先推導(dǎo)出了漸進(jìn)成形

2、過程中加工每層時局部縱向力的計(jì)算公式。其次在局部成形力模型的基礎(chǔ)之上,建立了兩點(diǎn)對稱式分布載荷作用下板材塑性動力學(xué)模型,并進(jìn)行了數(shù)值求解。最后在自制的兩點(diǎn)對稱式漸進(jìn)成形裝置上進(jìn)行了兩點(diǎn)成形實(shí)驗(yàn)的研究,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩點(diǎn)對稱式動力學(xué)模型建立的正確性,并分析得出兩點(diǎn)漸進(jìn)成形和單點(diǎn)漸進(jìn)成形相比在成形力、表面質(zhì)量等方面的優(yōu)越性。
　　論文的主要研究成果如下:
　　(1)針對金屬板材漸進(jìn)成形“分層加工”的特點(diǎn),與其成形過程中不同等高層的受

3、力情況以及應(yīng)力、應(yīng)變變化趨勢不同的特點(diǎn),采用等高層逐層的局部力學(xué)分析,將成形力分解為了水平方向的成形分力(橫向力)與垂直方向的成形分力(縱向力)。通過對漸進(jìn)成形過程中等效應(yīng)變的分析,求解出了成形每層時的等效應(yīng)變。根據(jù)加工每層進(jìn)給時產(chǎn)生不同的應(yīng)變量與合理的假設(shè)和簡化,導(dǎo)出了應(yīng)力與等效應(yīng)變的關(guān)系式,并對微元體進(jìn)行受力分析,列寫出了局部單元體的力學(xué)平衡方程,從而推導(dǎo)出了加工每層時橫向力與縱向力的表達(dá)式。
　　(2)在局部成形力模型的基礎(chǔ)

4、之上,從兩點(diǎn)對稱分布載荷作用下板材整體塑性成形的動力學(xué)研究出發(fā),分析了板材成形的軸對稱與非軸對稱分布載荷作用下變形條件,得到圓板兩點(diǎn)對稱分布載荷作用下的變形方式屬于軸對稱問題。采用基爾霍夫-勒夫(Kirchhoff-Love)假定對薄板漸進(jìn)成形塑性變形力學(xué)模型進(jìn)行合理的簡化,并通過有限差分法對其進(jìn)行了數(shù)值求解,得到成形力與時間的變化曲線。成形力的變化趨勢是隨時間的增大而增大,并且到達(dá)一定時間后基本保持不變,符合米塞斯屈服準(zhǔn)則。
　

5、　(3)在自制的兩點(diǎn)對稱式漸進(jìn)成形裝置上進(jìn)行了兩點(diǎn)漸進(jìn)成形實(shí)驗(yàn)的研究,將兩點(diǎn)成形與單點(diǎn)成形實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)與單個工具球頭相比兩點(diǎn)對稱式分布的工具球頭對板材的加工可有效的減小成形力,提高板材的表面成形質(zhì)量。且兩點(diǎn)漸進(jìn)成形中成形力隨時間、工具頭半徑的增大而增大,與單點(diǎn)成形力的變化趨勢相同。通過兩點(diǎn)成形實(shí)驗(yàn)采集到的成形力與動力學(xué)模型求解出的數(shù)值解進(jìn)行對比,數(shù)值解與實(shí)驗(yàn)值的變化趨勢基本相同,開始都是有一段近似線性上升,到達(dá)一定的加工時間后開始保