基于Dynaform板材成形回弹控制的变压边力研究

论文摘要

板料冲压成形是一种重要的塑性加工方法,是现代工业的基本制造手段之一,随着对冲压件质量的要求越来越高,对冲压生产工艺优化控制的要求也随之提高。随着计算机软硬件技术,有限元技术及计算机图形学等学科的快速发展,基于数值模拟的计算机辅助工程技术(CAE)在板料成形领域得到了广泛应用。本文在有限元理论的基础上,应用动力显示算法,讨论金属板料弹塑性本构模型,在Dynaform软件的帮助下,讨论压边力对弯曲和翻边工艺的影响规律。压边力是影响金属成形的重要工艺参数,对金属板料拉深,弯曲,翻边等成形质量,特别是形状和尺寸精度的保证影响巨大,是各国学者研究的重点。作为冲压成形中控制成形质量的主要手段,实现压边力的优化控制,对充分利用板料成形性能,提高成形极限具有重要意义。本文在推导变压边力数学模型基础上,对“双变”理论进行了探讨,并基于Dynaform对变压边力控制进行了数值模拟,得出了优化的变压边力控制曲线。回弹控制是本文讨论的第二个内容。翻边回弹与压边力控制有较密切的关系。本文系统分析了回弹产生的原因及控制措施。针对易产生回弹的典型大变形纵梁件,借助于有板材成形限元模拟软件Dynaform,提出了不同的控制回弹的设计方案,并在采用变压边力模拟的基础上,通过一组正交试验,优化了变压边力曲线。试验结果表明变压边力冲压工艺比恒压边力冲压工艺有较广的适用范围,能更好地控制回弹和板料成形。本文力图以理论指导实践,故在第一、二章较详细的阐述了板材成形力学原理及数学分析、有限元法及数值模拟等基本理论。在此基础上,用二、三章的篇幅分析了材料冲压成形回弹控制中压边力的作用,并通过试验模拟,优化了有效控制回弹的变压边力曲线。本文的研究方法和研究结果对冲压成形中压边力的调整具有一定的指导意义和借鉴作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 金属板材成形压边力国内外研究现状
• 1.2.1 理论计算法
• 1.2.2 试验法
• 1.2.3 人工智能方法
• 1.2.4 数值模拟法
• 1.3 板料成形数值模拟技术的进展
• 1.3.1 国外研究历史及现状
• 1.3.2 国内的研究状况
• 1.3.3 板料成形过程数值模拟的应用
• 1.4 本文的主要研究工作和内容
• 第2章 金属塑性成形有限元理论及有限元模拟软件
• 2.1 金属塑性成形的研究方法
• 2.2 金属板料成形力学特点
• 2.3 有限元理论
• 2.3.1 有限元算法
• 2.3.2 弹塑性有限元法的本构关系
• 2.4 有限元模拟仿真软件介绍
• 2.4.1 有限元模拟仿真软件应用现状
• 2.4.2 DYNAFORM软件简介
• 2.4.3 成型模拟的一般步骤
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于Dynaform的板料弯曲回弹预测
• 3.1 回弹的力学机理
• 3.1.1 成形过程的应力分析
• 3.1.2 弯曲回弹的形成原理
• 3.1.3 减小冲压件回弹的原理
• 3.2 板材成形零件回弹的预测
• 3.2.1 回弹预测的国内外研究现状
• 3.2.2 冲压件回弹量的规定
• 3.3 回弹模拟的计算方法
• 3.3.1 整体卸载回弹模拟方法
• 3.3.2 回弹预测
• 3.4 应用实例
• 3.4.1 利用Dynaform进行回弹预测的方法
• 3.4.2 利用Dynaform进行回弹预测的实例
• 3.5 小结
• 第4章 变压边力理论及数学模型
• 4.1 压边力对成形缺陷的影响
• 4.2 压边力控制研究
• 4.3 采用变压边力成形的常用形式及控制装置
• 4.3.1 定压边圈的压边力控制
• 4.3.2 变压边力的“双变”理论
• 4.3.3 变压边力控制装置与设备
• 4.4 变压边力控制的数学模型研究
• 4.5 小结
• 第5章 基于dynaform的板材成形变压边力数字模拟研究
• 5.1 模型的建立
• 5.2 定压边力数值模拟
• 5.3 变压边力数值模拟
• 5.4 模拟结论
• 5.5 小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 研究工作主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文