基于数值模拟的板材渐进成形回弹研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要板材渐进成形是一种新型的塑性加工方法，与传统的冲压成形技术相比，不需要设计和制造专用模具，应用范围广泛。在板材渐进成形过程中，零件的最终形状往往取决于成形后的回弹，所以回弹问题一直是研究的热点。回弹研究包含对回弹影响因素的分析和回弹预测两个方面，对回弹问题的研究有利于进行有效的工艺规划，获得精度更高的制件，因此对板材渐进成形回弹进行深入的研究有着重要的意义。本文详细介绍了国内外关于板材渐进成形和回弹的研究现状，以及渐进成形回弹数值模拟的关键技术和理论，在此基础上，本文采用显式算法分

2、析成形过程，隐式算法求解回弹，充分利用了两种算法各自的优点，保证了回弹数值模拟的可靠性。针对板材渐进成形的回弹现象进行了理论分析，分别从厚向、轴向和周向建立力学平衡方程，揭示了板材渐进成形回弹的力学本质。对渐进成形回弹数值模拟的建模过程进行了详细介绍，同时对模拟结果作了深入分析。通过圆台件的渐进成形实验，验证了数值模拟的可靠性。在数值模拟的基础上，利用正交试验法优化试验安排，通过极差分析和方差分析方法，讨论了材料参数、板厚、加工高度、工具头直径、半顶角和单层进给量对回弹的影响，结果表明半顶角、加工高度和工具头

3、直径三个因素对渐进成形回弹的影响特别显著。接着利用软测量技术中的多元线性和逐步回归分析方法对回弹模拟数据进行分析，得到了回弹预测数学模型，为回弹预测提供了一种新的思路。关键词：板材渐进成形;回弹;数值模拟;极差分析;方差分析;回归分析I华中科技大学硕士学位论文AbstractSheetMetalIncrementalForming(SPIF)isaninnovativesheetmetalformingtechnologywithoutdedicateddiesusedtoimprovethetraditio

4、nalsheetmetalprocess.InSheetMetalIncrementalFormingfield,thefinalshapeofpartiscommonlycontrolledbythespringbackafterFormingProcess,sothespringbackproblemisthehotspotofresearchallthetime.Inthespringbackresearch,therearetwoaspects:theeffectfactorsandthepredic

5、tionofspringback.ItissignificanttodofurtherresearchonthespringbackofSPIF.Inthisthesis,applyingthedynamicexplicitandstaticimplicitalgorithmanalysestheprocessandthespringback.Takingexampleofthetruncatedcone,thethesisstudiestheinfluenceofmaterialandthetechniqu

6、esintheprocessofSPIF.Basedontheorthogonaldesignandthenumericalsimulation,findouttheparameterswhicharemuchmoreinfluencedonthespringbackbyRangeAnalysisandVarianceAnalysis.Finally,applyRegressionAnalysisofsoftsensortechniquetogetmathematicmodelofthespringbackp

7、redicting.Keywords:SheetMetalIncrementalForming;Sprinback;NumericalSimulation;RangeAnalysis;VarianceAnalysis;RegressionAnalysisII华中科技大学硕士学位论文1绪论1.1板材渐进成形国内外研究现状传统金属板材塑性成形技术的加工过程通常包括两个阶段，第一阶段是模具的设计与制造阶段；第二阶段是采用模具冲压的生产阶段。这种传统加工方式的优点是，一旦模具设计制造成功后，可以大批量的生产需要的零件

8、。但是，模具的设计和制造费用高、周期长。现代社会是以知识经济和信息社会为特征的新时代，如何快速、低成本和高质量地开发出新产品，以满足信息社会中瞬息万变的市场对小批量多品种产品的要求，是制造业生存和发展的关键。传统的板料塑性成形技术已经不能够满足这种要求，市场经济要求提高成形的柔性。而金属板材渐进成形技术可加工任意形状复杂的工件，可对板材成形技术产生革命性的影响。试验研究表明，用这种渐进成形的方法加工