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等静压支撑单点增量成形力的研究

姚志远 杨明顺 李言 袁启龙 郑海洋 姚梓萌

姚志远, 杨明顺, 李言, 袁启龙, 郑海洋, 姚梓萌. 等静压支撑单点增量成形力的研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(6): 902-908. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180264
引用本文: 姚志远, 杨明顺, 李言, 袁启龙, 郑海洋, 姚梓萌. 等静压支撑单点增量成形力的研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(6): 902-908. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180264
Zhiyuan Yao, Mingshun Yang, Yan Li, Qilong Yuan, Haiyang Zheng, Zimeng Yao. Research on Single Point Incremental Forming Force under Isostatic Pressure Support[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(6): 902-908. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180264
Citation: Zhiyuan Yao, Mingshun Yang, Yan Li, Qilong Yuan, Haiyang Zheng, Zimeng Yao. Research on Single Point Incremental Forming Force under Isostatic Pressure Support[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(6): 902-908. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180264

等静压支撑单点增量成形力的研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180264
基金项目: 

陕西省自然科学基础研究计划项目 2016JM5074

国家自然科学基金项目 51475146

国家自然科学基金项目 51475366

详细信息
    作者简介:

    姚志远(1992-), 硕士研究生, 研究方向为先进制造与现代加工技术, yaozhiyuan6@163.com

    通讯作者:

    杨明顺, 副教授, yangmingshun@xaut.edu.cn

  • 中图分类号: TG386

Research on Single Point Incremental Forming Force under Isostatic Pressure Support

  • 摘要: 在单点增量成形过程中,板料背面悬空不受任何支撑,仅依靠工具头和板料之间的挤压作用对板料进行无约束成形,易造成板料成形精度不高。本文提出了一种等静压支撑单点增量成形新技术,在成形过程中为板料提供有效支撑。以1060铝板为研究对象,分析等静压参数对成形力的影响规律。结果表明:静压支撑单点增量成形,水平方向的力FxFy较传统的单点增量成形有一定的增加,但增加幅度不大,轴向力Fz变化比较大,随着静压的不断增加,轴向力不断增大。设计开发静压系统,通过实验验证,获得静压条件下成形力的变化规律,并验证了仿真的正确性。
  • 图  1  等静压单点增量成形原理

    图  2  单点增量成形的有限元模型

    图  3  无静压和有静压支撑单点增量成形等效应力云图

    图  4  无静压和有静压支撑单点增量成形板厚分布云图

    图  5  Fx, Fy, Fz, Fxy, FtFr的方向

    图  6  三个方向成形力变化曲线图

    图  7  第21、22层的成形力

    图  8  不同静压下Fx的对比图

    图  9  不同静压下Fy的对比图

    图  10  不同静压下Fz的对比图

    图  11  液压系统

    图  12  电荷放大器和北京波普采集仪

    图  13  三个方向成形力变化曲线图

    图  14  三向力实验和仿真对比图

    图  15  三向力增长率实验和仿真对比图

    表  1  网格划分、材料模型选择、接触条件及边界条件定义

    网格
    划分
    工件 网格类型:S4R
    单元数量:19600
    工具头 解析性钢体
    材料
    模型
    选择
    工件 壳体金属塑性模型, 1060铝板(弹性
    模量为70 GPa, 泊松比为0.3,
    密度为2.71×103 kg/m3)
    工具头 材料为硬质合金, 直径为10 mm
    接触条
    件定义
    工具头与板料接触类型:面-面接触
    边界条
    件定义
    工件 约束其表面6个自由度
    工具头 绕板料旋转, 转速为700 r/min
    下载: 导出CSV

    表  2  1060铝材料应力应变属性

    应力/MPa 20 44 64 77 87 91 98
    应变 0.002 0.0169 0.0507 0.0845 0.1183 0.1352 0.169
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2018-08-18
  • 刊出日期:  2019-06-01

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