板材多点成形中回弹的数值分析及补偿研究

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无模多点成形作为板材三维曲面成形的一种“柔性”加工方法,凭借着灵活的变形路径、适用范围广泛和成形流程自动化等优势,已经在汽车、飞机和船舶等众多领域得到了成功的应用。多点成形模具是由一系列高度可调的基本体点群组成,来构造出所需的曲面形状。这种成形技术与计算机技术巧妙地结合,计算机一方面根据目标曲面的形状为成形面造型,另一方面又实时地控制基本体的高度。这里利用基本体成形面可以灵活控制的优势,对不同曲面(马鞍面和抛物面)的多点成形过程进行了数值模拟。回弹是板材冲压成形后不可避免的现象,由于回弹的存在,对成形精度带来了很大的影响。本文运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟板材冲压成形后的回弹,其中,显式算法模拟板材冲压过程,隐式算法模拟脱模后的回弹。分别对不同曲率半径和不同屈服极限的板材进行数值模拟,分析得出回弹的分布规律及回弹趋势。为了有效地降低回弹所带来的误差,提出了修正基本体群成形面补偿回弹,获得精确形状零件的方法,并描述了该方法的主要步骤。就是通过修正成形面形状的办法,使板材回弹后的形状更接近于目标形状。运用修正模具形面(回弹补偿)来提高成形精度,必须要多次调整基本体的高度来对板材冲压,这样很容易导致成形曲面不光滑。这里运用B样条曲面拟合空间点的办法,求出能使曲面光滑的基本体高度。最后,用上述方法经过两次补偿,精度得到了很大的提高,证明该方法可以很好地补偿多点成形中的回弹。这些结论对多点成形的实际运用具有参考价值和指导意义。
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