TC4板材自阻电加热数控渐进翻边路径研究

提出了利用局部自阻电加热渐进成形工艺对TC4板材进行翻边成形。对自阻电加热渐进成形的设备和工艺进行了适当的改进,得到了适合于自阻电加热渐进成形翻边的实验设备与方法。为得到完整无损的零件,提出了三种不同的成形路径,并对三种成形路径所得零件的翻边系数、成形质量进行了比较。试验结果表明,三种成形路径都在一定程度上提高了翻边的成功几率,经过对比,最佳成形路径得到确定。在最佳成形路径中,初始成形角的大小会对零件的厚度分布产生影响。     

金属板材数控单点渐进成形加工轨迹优化研究

提出一种对金属板材数控单点渐进成形的加工轨迹优化及成形压头压入点沿工件轮廓均布处理的方法。解决了工件局部的凹陷与破裂问题，提高了板料数控渐进成形的质量。     

基于UG二次开发的数控渐进成形轨迹优化

渐进成形零件的表面质量与压头轨迹紧密相关,目前的轨迹生成软件不能有效地控制表面质量,零件无法定量满足表面质量要求.提出了一种新的通过控制压头轨迹来控制渐进成形零件表面质量的方法.利用UG二次开发编程,实现对压头轨迹的优化,该方法得到的轨迹能够保持零件残余波峰不大于设定值.     

三轴与五轴数控渐进复合成形轨迹规划

综合考虑挤压工具对待成形件曲面的可接近性和数控渐进成形效率,提出了三轴与五轴数控渐进复合成形策略及其成形轨迹规划方法。通过识别待成形件STL模型的三角面片各边的凸凹性,以三轴数控渐进成形挤压工具对模型各曲面的可接近性,将模型曲面划分出三轴数控渐进成形与五轴数控渐进成形加工的区域,进而对成形轨迹进行分区规划并在相应的曲面分区内分别生成出三轴数控渐进成形和五轴数控渐进成形加工轨迹。算法应用实例表明,该方法能够实现三轴与五轴数控渐进复合成形所需曲面分区及其成形轨迹规划与生成。     

金属板料单点渐进成形自适应螺旋线轨迹生成研究

等高线成形轨迹是现行板料渐进成形的主要加工方式。针对等高线成形方式易产生局部凹陷或破裂等问题,提出了一种基于STereo Lithography(STL)三角面片法向矢量的自适应螺旋线轨迹的生成算法。利用顶点偏置法偏置STL三角面片模型,对偏置后的模型采用自适应分层算法求取分层面与模型的交点,得到与XY平面平行的系列轮廓线,并将各层轮廓线离散成等数点,再对相邻轮廓上点的插值得到自适应螺旋线轨迹。算法实例表明,螺旋线成形轨迹能缩短成形时间,可避免等高线成形中刀位点集中造成的质量缺陷等问题。此外,双成角成形件不同区域表面粗糙度的一致性,说明自适应螺旋线轨迹在变成形角成形件上能避免等高线成形件表面粗糙度的多样性,在统一变成形角成形件表面粗糙上具有广阔的运用前景。     

基于渐进优化的锻造预成形优化设计研究

体积成形的预成形设计及优化是金属多工序成形设计领域的难点之一,也是获得高质量产品的关键。借鉴渐进结构优化(Evolutionary structural optimization,ESO)的思想,并考虑体积成形特点,建立一种针对体积成形预成形设计的方法——拓扑优化法,并详细给出该方法的优化策略、单元增删准则、插值处理等关键技术。利用自行开发的优化程序,结合DEFORM-2D有限元模拟软件,以理想充填模膛、改善锻件变形均匀性为目标,以静水压力的大小作为单元的增删准则,对开式模锻下轴对称结构的盘形锻件预成形几何外形进行优化设计。优化结果表明,该方法算法原理清晰明确,实现方便,整个过程集成化以后,从模拟到优化均可实现自动进行,运行效率高,同时也有较高的优化精度,预成形结构比较理想。     

板料渐进冲击成形方法与试验

对冲击系统的合理设计进行了研究,并且对两种加工方式进行试验比较,分析并选择合理的加工方式。板料渐进冲击成形可以实现板料的快速柔性成形。     

走刀轨迹对双面渐进成形几何精度的影响

在单点渐进成形(single point incremental forming,简称SPIF)加工过程中,成形刀具与夹具间的板料因得不到有效支承而发生翘曲,卸载后板料易回弹,影响制件的成形几何精度;因此,提出了2种新型双面渐进成形(double sided incremental forming,简称DSIF)走刀轨迹,分析了2种轨迹下板料单元的应力和应变状态,并借助有限元分析软件模拟了板料的成形过程,进一步比较了不同走刀轨迹下制件的成形几何精度。仿真数据表明,与单点渐进成形相比,这2种双面渐进成形走刀轨迹能有效改善制件的成形几何精度。     

复杂钣金零件渐进成形方法

以复杂钣金零件－人面部模型零件为例,论述基于UG软件的建模及建模过程中应注意的问题、支撑模型的制作及其加工代码的生成、适用于渐进成形正成形过程的加工代码生成处理过程,给出加工代码的详细信息,成功加工出质量较高的人面部模型。人面部模型渐进成形试验结果表明,利用渐进成形正成形方法可以成形出形状复杂的钣金零件,生产小批量复杂零件可以节省时间与费用;UG生成的三轴数控加工代码需要通过处理才能应用于渐进成形正成形过程;复杂钣金件渐进成形过程中定位精度非常重要,定位精度高的零件厚度分布符合 的规律,并可以成功成形出设计的零件,定位精度误差较大时零件厚度分布不均匀,成形工具头与板 料的过度挤压侧板料厚度变薄急剧从而引起零件的过早破裂。     

小成形角曲面制件渐进成形方法

数控渐进成形是作为一种新兴的塑性加工技术,关于其成形性能的研究多为最大成形角的研究,很少有小成形角方面的探索。小成形角曲面样件由于成形角度小,成形刚度低,在利用渐进成形方法制造过程中极易产生回弹和鼓包等问题。通过对此类样件进行的正、负两种形式进行工艺改进,提出了针对此类零件成形缺陷的解决方案:负成形中产生的中心鼓包和边缘翘曲可分别采用平头工具头和退火处理得以解决,正成形中产生的边缘翘曲则可通过升降台设定预压量来解决。     

渐进成形在整体壁板制造中的应用

数控渐进成形工艺是一种新兴的金属板料柔性成形技术。加工过程无需或仅需简单模具,故可在许多领域得到运用。尝试通过将渐进成形工艺运用于某整体壁板类零件的下半部分,了解到通过增加辅助面,从而增强零件的刚度,可以避免材料因随工具摆动造成破裂,完成此类零件的加工。     

数控渐进成形不等层间距等高线轨迹生成

考虑数控渐进成形中层间距对成形质量的影响,提出了一种基于等残余高度的、并对成形角不同曲面区域生成不等层间距的等高线轨迹生成方法。首先生成等残余高度的等高线轨迹,然后在大成形角、大层间距区域中插入等高线来优化层间距。最终生成能满足等残余高度要求、并能通过减小成形力来减小反弹变形的轨迹。数值模拟分析与试验结果表明,该方法生成的不等层间距成形轨迹与等残余高度轨迹相比,成形件所受的等效应变均匀性好,成形件轮廓精度高,能够获得较好的工艺质量。     

1060铝材双点渐进成形几何精度的研究

针对单点渐进成形几何精度差的问题,提出了一种双点渐进成形加工技术。以1060铝为研究对象,确定目标零件,从成形轨迹和进给量两个方面编制双点渐进成形工艺和单点渐进成形工艺。然后根据编制的工艺在渐进成形设备上编制数控程序,制作了单点与双点渐进成形样品。再使用FARO便携式三坐标测量仪,测量了双点渐进成形与单点渐进成形样品的几何精度。最后,提出了一种对比分析数据的方法,对单点渐进成形和双点渐进成形的几何精度进行了定量的对比分析。实验结果表明,在工艺参数相同的前提下,双点渐进成形的几何精度远高于单点渐进成形的几何精度。     

基于背板的双面数控渐进成形方法

为了解决双面数控渐进成形中板材件无支撑悬空区域存在变形的问题,提出一种背板辅助的双面数控渐进成形方法。该方法以背板对板材的支撑作用,抑制板材件非成形区的非理想变形,进而提高成形质量。研究了面向复杂板材件基于背板的双面数控渐进成形策略和对于一个给定待成形板材件标准模板库模型自动生成所需背板计算机辅助设计模型的算法。该算法根据板材件类型的不同,通过提取待成形板材件标准模板库模型的特征轮廓,采用顶点偏置方法生成出背板计算机辅助设计模型,并采用数值模拟和实际成形实验对所提背板辅助双面数控渐进成形方法进行了验证和评估。有限元分析和实验结果表明,双面数控渐进成形中背板的使用能够有效提高成形件的成形质量,具有可行性和可应用性。     

板料数控渐进成形过程金属变形行为分析

为了研究板料数控渐进成形过程中的金属变形行为,以典型圆锥台件为研究对象,基于Cimatron软件生成渐进成形工具头轨迹,在Dynaform软件中进行有限元数值模拟,并在数控铣床上完成制件的实际生产.结果表明:经过编程开发,可利用Cimatron软件中形成的工具头运动数据,控制有限元模拟过程中工具头运动轨迹;圆锥台侧壁悬空部分受沿壁向的应力、向下剪应力以及作用于变形区剪切平面上的径向应力的共同作用,出现较大减薄趋势;受工具头的推挤作用,零件出现了沿工具头运动方向的扭曲.     

双曲度飞机蒙皮拉伸成形轨迹优化与验证

加载轨迹是决定飞机蒙皮拉伸成形质量的关键因素。对某双曲度蒙皮最大截面采用应变控制的方法，解析分析并推导出拉伸成形加载轨迹范围，并作为初始加载轨迹进行优化；采用最优化理论与算法和有限元数值模拟相结合的优化方法，以减小卸载回弹、提高贴模度为研究目标，以单元最大，主应变和厚度减薄率为约束条件，建立最优化数学模型，得到合理的拉伸成形加载轨迹；在自行研制的拉伸成形试验平台上进行优化结果验证，试验结果表明，成形零件贴模度、应变分布与厚度的均匀程度均有明显提高。     

数控渐进成形技术在雕塑制作中的应用

介绍了基于数控渐进成形技术成形金属雕塑的制作方法,论述了从三维雕塑CAD造型、CAD模型缩放及分割、补充曲面片的加工工艺面、板料渐进成形等整个雕塑产品的制作过程,并应用实例验证了基于数控渐进成形的雕塑制作方法的可行性和优越性.     

聚合物板料热辅助单点渐进成形方法

聚合物广泛应用于汽车、航空、医疗等领域,传统的聚合物加工方法只适用于产品的大批量生产,并不适用于产品的柔性化定制。常温条件下单点渐进成形方法难以满足聚合物板料复杂形状高成形性要求,为了实现聚合物的小批量、柔性化制造,得到成形精度、表面质量更好的产品,开发了桌面级热辅助单点渐进成形设备,首次提出了聚合物热辅助渐进成形方法。针对四种不同的高分子聚合物:聚碳酸酯(Polycarbonate,PC),聚醚醚酮(Polyetheretherketone,PEEK),聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA),聚氯乙烯(Polyvinylchloride,PVC),通过螺旋刀具轨迹成形出金字塔形状,并对成形过程中的温度、成形力、几何精度及表面质量进行了分析。结果表明,热辅助渐进成形方法提高了聚合物板料的成形性,适用于个性化定制,柔性化成形聚合物板料零件。     

激光快速成形技术中的扫描轨迹优化研究

根据化整为零的思想,利用平面道路连通区域的概念,对激光快速成形技术中的光栅扫描方式的轨迹进行优化处理,从而提高扫描效率、改善激光器的工作环境,降低快速成形制造产品的成本。     

金属板料渐进成形有限元仿真过程中复杂成形路径的构建方法

提出一种用于获得复杂空间运动轨迹的方法——虚拟靠模导向法。该方法借鉴了数控加工中COPY铣的思想,利用轨迹生成球在由零件派生出的虚拟靠模表面上的持续运动来模拟实际成形工具的运动过程,从而获得最终成形路径。基于该思想和简单的运动学原理,轨迹球与虚拟靠模有限元模型被构建起来。通过对计算过程进行分析,确定运用该法时适合的加载力、成形速度及计算精度的影响因素。因该法完全基于有限元模拟计算,故获得的成形路径可直接导入至后续的金属板料成形过程的模拟分析。该法已在有限元软件PAMSTAMP平台上得以实现,并主要用于金属板料渐进成形过程的有限元仿真。