多点数字化拉形成形性能的数值模拟分析

以鞍形曲面蒙皮件为例,对多点数字化拉形过程进行了数值模拟分析.通过模拟所得到的最佳水平预拉力与实际拉形工艺中通过经验公式确定的值相符,验证了算法的准确性.从材料、板厚、曲面形状和变形程度等方面入手分析多点数字化拉形的成形性能,结果表明:随着板料厚度减小、变形程度增大,板料起皱的趋势增大,并且不同的曲面形状及材料对板料的成形结果都有影响.同时给出了临界变形量极限图.研究结果为多点数字化拉形技术的实用化提供了重要依据.     

蒙皮多点拉形过程中压痕的数值模拟及控制

蒙皮拉形是航空制造领域的一个重要加工方法,其先进程度是衡量一个国家飞机制造能力和水平的重要标志.为了节省制造成本和提高工作效率,将多点成形技术应用于蒙皮拉形中,但同时产生了特有的压痕现象.利用非线性有限元软件ABAQUS对双曲度蒙皮件的多点拉形过程进行模拟,分析了不同工艺参数对压痕的影响,并提出利用弹性垫可以有效地抑制压痕产生.模拟结果表明:通过对弹性垫厚度及其弹性变形量进行补偿,基本能够满足成形精度的要求.弹性垫技术是抑制多点拉形过程中最有效的方法.     

多点拉形中回弹的影响因素研究

多点拉形是成形飞机蒙皮件的一种新技术。整体模具被离散的多点模具代替,在多点模具和板料之间放置弹性垫用来抑制压痕。在卸载之后,不仅有板料自身的恢复变形,还有弹性垫恢复到原来的形状的影响,这使得多点拉形比传统拉形的回弹更加复杂。文章对多点拉形成形蒙皮类零件的成形和回弹过程进行了数值模拟,分析了拉伸量、板厚、材料、摩擦系数等因素对回弹和成形精度的影响。结果表明,拉伸量越小,回弹量越大;板料越薄,回弹量越大;板料的弹性模量越大,回弹量越小,对成形件的形状影响越大;摩擦系数越大,回弹量越大。比较了在相同的成形条件下柱面件、马鞍面件、环面件回弹的大小,结果表明,回弹对单曲度成形件的影响比双曲度的大。     

柔性压辊拉形中回弹的数值模拟

拉形是飞机蒙皮件的主要成形方法。柔性压辊拉形是一种新的拉形工艺,将传统的拉形过程中使用夹钳进行拉伸包覆的加载方式,改变为利用柔性压辊垂直下压的加载方式,使板料产生变形。对柔性压辊拉形成形球形件的过程和回弹进行数值模拟,分析加载量、板厚、板料与模具之间的摩擦系数等因素对回弹的影响。研究结果表明,在柔性压辊拉形方式下,成形件应力分布比较均匀,且在成形一定尺寸的球形件时,加载量越小,回弹量越大;板料越薄,回弹量越大;板料与模具之间的摩擦系数越大,回弹量越大。     

进气道马鞍形蒙皮件成形工艺与模具设计

分析了马鞍形蒙皮件结构及其成形工艺特点,制定了针对性工艺方案,在数控横向拉形机上采用凹模纵向拉形新工艺,设计了合理的模具结构,实现了蒙皮件在数控拉形机上的拉形。     

冲头尺寸对多点拉形效果影响的数值模拟

对典型件的多点拉形过程进行了系统的数值模拟研究,分析了其表面精度和形状误差。结果表明,冲头尺寸越小,零件表面质量越好。不同材料的成形件形状误差分布基本相似。目标形状的曲率越大,成形件的形状误差越大。成形误差随着冲头尺寸的变小而减小,当冲头尺寸比较大时,误差减小的速度较快,而当冲头尺寸小于一定值以后,误差减小的速度逐渐变缓。     

复合垫层在多点模蒙皮拉形中的应用

采用柔性垫层是抑制和消除多点模拉形过程中零件表面缺陷的重要措施。文章设计和制造了3种具有不同增强结构的新型柔性垫层,使用这些新型垫层进行了实际蒙皮拉形实验,并在拉形过程中使用三维非接触光学测量方法进行了零件型面数据的在线测量。实验结果表明,各种复合结构垫层仅以较小的厚度即可有效地抑制各种零件型面缺陷的产生,并且各种复合垫层在成形时的厚向变形均匀度均优于单纯橡胶垫层,其中,以离散钢板条为增强结构的复合垫层效果最佳。     

蒙皮件多点拉形过程中成形缺陷的数值模拟

多点拉形是一种将柔性制造技术和计算机技术结合为一体的先进制造技术。文章基于动力显式有限元算法,从板厚、材质、变形程度和塑性指数等工艺参数入手,对球形和鞍形件的多点拉形过程进行数值模拟。研究表明,正确的选择工艺参数可以减轻或消除压痕缺陷。同时利用显-隐式算法,分析了板材厚度和成形件目标曲率半径对回弹的影响,得到了回弹的趋势和分布规律,即回弹量与板材厚度成反比,与成形件的曲率半径成正比。研究结果对蒙皮件多点拉形技术的实际应用具有一定的参考价值。     

基于蒙皮拉形模拟系统的后处理技术及开发

针对飞机复杂蒙皮拉伸成形特点,对等值线、切片线、质量检测等关键技术进行了深入研究,基于OpenGL三维图形库开发了数控蒙皮拉形数值模拟系统STRETCHFORM的后置处理模块,实现了真实感图形显示、交互数据提取及成形质量评估等功能.对进气道蒙皮进行"虚拟拉形",取得了满意的结果.     

多点拉形中回弹的数值模拟

对多点拉形成形蒙皮类零件的成形和回弹过程进行了数值模拟。分析了弹性垫厚度及曲率对回弹和成形精度的影响。结果表明,弹性垫厚度越大,回弹量越大,形状误差也越大;圆柱面件曲率半径越小,回弹量越大,形状误差增加值越大;环面件的曲率半径越大,回弹量越大,对成形件形状误差影响越大;回弹对单曲度成形件的影响比双曲度的成形件的影响要大。