固体颗粒介质的弯曲成形新工艺研究

论文摘要

回弹在弯曲成形时是很常见也很棘手的问题,本文应用固体颗粒介质成形新工艺对板料进行U型、V型弯曲,以期改善回弹问题。固体颗粒具有良好的流动性、体积近似不可压缩等特性,固体颗粒介质成形工艺就是利用固体颗粒作为传力介质进行板料成形的一种软模成形工艺。本文对固体颗粒介质弯曲成形工艺进行了有限元数值模拟分析,数值模拟结果表明,新工艺可以有效地减小回弹角,减小相对弯曲半径。课题研究过程中,自行设计了固体颗粒介质弯曲成形试验装置,并完成了厚度为4mm的铝板的U型、V型件弯曲成形试验。通过改变颗粒介质直径、反向压力和凹模间隙等因素,取得了大量的试验数据。试验结果表明固体颗粒介质弯曲成形新工艺优于传统刚性模弯曲工艺,U型弯曲回弹角减小到1.8°,V型弯曲回弹角减小到1.65°,相对弯曲半径减小到0.25。同时得到不同颗粒直径和不同反向压力对回弹的影响,并对其原因进行了分析。反向压力一定时,固体颗粒直径越大,表面质量越差,回弹角度越小;钢球直径一定时,反向压力越大,表面质量越差,回弹角度越小。本课题扩展了固体颗粒介质成形的应用范围,也为改善弯曲成形回弹问题提供了一种新的工艺。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 传统软模成形
• 1.2.1 液压成形工艺
• 1.2.2 粘性介质成形工艺
• 1.2.3 橡胶成形工艺
• 1.3 固体颗粒介质弯曲成形新工艺
• 1.3.1 颗粒介质成形概述
• 1.3.2 固体颗粒介质成形工艺的研究现状
• 1.4 本课题研究的目的及意义
• 1.5 本课题研究内容
• 第2章 弯曲成形分析
• 2.1 弯曲变形过程
• 2.2 弯曲力
• 2.3 弯曲回弹现象分析
• 2.3.1 弯曲件的弹性回跳
• 2.3.2 影响弹性回跳的主要因素
• 2.3.3 回弹值的确定
• 2.3.4 减小弹性回跳的措施
• 2.4 本章小结
• 第3章 固体颗粒介质弯曲成形的有限元模拟
• 3.1 ABAQUS 软件的介绍
• 3.2 固体颗粒介质弯曲成形模拟简化
• 3.3 有限元数值模拟过程中的关键技术
• 3.3.1 数值模拟算法
• 3.3.2 材料模型、本构关系及屈服准则
• 3.3.3 网格划分
• 3.3.4 接触和摩擦问题
• 3.4 有限元模型的建立
• 3.5 反向压力的加载
• 3.6 模拟结果
• 3.7 本章小结
• 第4章 固体颗粒介质成形装备的研制
• 4.1 实验方案论证
• 4.1.1 方案一
• 4.1.2 方案二
• 4.1.3 两种方案论证
• 4.2 固体颗粒弯曲成形装置的结构
• 4.2.1 模具总体结构和工作原理
• 4.2.2 反压装置
• 4.2.3 凸凹模的设计
• 第5章 固体颗粒介质成形工艺实验研究
• 5.1 实验材料及制备工艺流程
• 5.2 传压介质的选取
• 5.3 固体颗粒介质弯曲成形实验方案
• 5.4 实验结果
• 5.5 试件表面质量
• 5.5.1 钢球颗粒直径对试件表面质量的影响
• 5.5.2 反向压力对试件表面质量的影响
• 5.6 回弹角度
• 5.6.1 钢球颗粒直径对回弹角度的影响
• 5.6.2 反向压力对回弹角度的影响
• 5.7 最小相对弯曲半径
• 5.8 对比实验分析
• 5.9 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 对今后工作的建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文