【摘要】：增量成形成形過程柔性高,并且能夠提高材料的成形性能,是薄板成形技術(shù)的研究熱點之一。單點增量成形工藝方法通過合理的軌跡設(shè)計,利用工具頭垂直下壓板料,使板料逐步發(fā)生塑性變形,獲得預(yù)定的形狀。工具頭受到板料的變形抗力以及與板料之間的摩擦力共同作用,其承受的成形力成為裝備設(shè)計和零件選型的重要依據(jù)。但是增量成形過程中板料變形抗力計算復(fù)雜,板料與工具頭摩擦導(dǎo)致的局部溫升會改變材料的性能,這些因素對精確預(yù)測成形力提出了挑戰(zhàn)。本文圍繞單點增量成形工藝中成形力預(yù)測這一問題,首先對單點增量成形開展初步實驗研究;根據(jù)實驗中出現(xiàn)的局部溫升情況,對AA5754-O鋁合金的溫?zé)峒案邷亓W(xué)性能進行研究,并建立溫?zé)岜緲?gòu)方程;最后利用熱力耦合有限元模型對成形過程中的軸向成形力的影響因素和計算方法進行研究,并進行實驗驗證。本文完成的主要工作有:1.搭建單點增量成形工藝的成形設(shè)備和參數(shù)測量系統(tǒng),對十字錐臺零件成形效果以及成形過程中成形力與板料溫度變化規(guī)律進行初步實驗研究。2.根據(jù)實驗所得到的溫度變化范圍,研究溫?zé)釛l件下AA5754-O的力學(xué)性能,建立適用于室溫至200℃范圍內(nèi)的流動應(yīng)力本構(gòu)方程。通過編寫Abaqus用戶子程序?qū)崿F(xiàn)本構(gòu)方程在有限元仿真中的應(yīng)用。另外,對AA5754-O在高溫區(qū)發(fā)生的超塑性行為進行了初步研究,分析了高溫條件下溫度和應(yīng)變率對材料力學(xué)性能的影響。3.基于Abaqus/explicit求解器,構(gòu)建增量成形熱力耦合有限元模型,對成形后的材料變形特征以及成形過程中工具頭與板料接觸區(qū)域的局部材料變形特征進行分析。4.利用熱力耦合有限元模型對增量成形過程中軸向成形力的影響因素進行分析。綜合不同工藝參數(shù)組合下的仿真結(jié)果,對現(xiàn)有的軸向成形力預(yù)測公式進行修正,得到考慮摩擦熱影響的軸向成形力預(yù)測公式,并進行實驗驗證。
【圖文】：

.課題研究背景和意義近年來，隨著產(chǎn)品多樣化和產(chǎn)品快速更新?lián)Q代的特點，，小批量零件及零件加工需求不斷增加，傳統(tǒng)薄板零件加工工藝越來越難以適應(yīng)市場壓脹形、多點成形以及增量成形等各類柔性加工技術(shù)逐漸出現(xiàn)和發(fā)展單點增量成形(SPIF)是一種新型的金屬板材成形工藝。相比較傳統(tǒng)成增量成形通過連續(xù)局部塑性變形的累積獲得最終工件形狀，具有更大活性。增量成形可以用于金屬板材，聚合物以及復(fù)合材料板材的加工說，增量成形使用直徑為 5mm 至 20mm 的球形工具頭，通過 CNC 由度工業(yè)機械臂或 Tricept 機構(gòu)等設(shè)備實現(xiàn)對工具頭的運動控制。工的層間距進給，并沿待加工零件在這一高度的輪廓線運動，一層加工至下一層并繼續(xù)執(zhí)行上述操作，直至成形完成（見圖 1-1）。學(xué)者們研增量成形工藝生產(chǎn)的零件可以獲得更好的成形性能。但由于成形過程形對板料整體的影響，增量成形零件的幾何精度較拉深成形等工藝略

a. 翼子板（福特） b. 引擎蓋（本田） c.車門側(cè)棱線（豐田）圖 1-2 增量成形在汽車工業(yè)中的應(yīng)用[2]Fig.1-2Applications of incremental forming process in automobile industry單點增量成形過程中，成形工具頭垂直下壓板料，板料局部塑性變形的變形抗力作用在工具頭上即為成形力，工具頭承受的軸向成形力是裝備設(shè)計和零件選型的重要依據(jù)。但是單點增量成形成形區(qū)材料變形復(fù)雜，且工具頭與板料的摩擦溫升會對材料的力學(xué)性能產(chǎn)生影響，加工時工具頭受到的成形力的影響因素眾多，難以對增量成形過程中的成形力進行快速準確預(yù)測。因此對摩擦熱影響下的材料力學(xué)性能進行研究，確定熱影響下工藝參數(shù)與成形力的關(guān)系進而獲得成形力的預(yù)測方法具有重要意義。課題來源為國家自然科學(xué)基金（51375308）：大型鋁鋰合金薄壁構(gòu)件電輔助雙面多點增量成形材料流變行為及工藝研究1.2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB306

【參考文獻】

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本文編號：2697585