大角度锥台单道次渐进成形工艺的研究.pdf

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1、第29卷第4期2016年7月机电产品开发与剀新Development&InnovationofMachinery&ElectricalProductsV01.29,No.4Jul.,2016文章编号:1002—6673(2016)04—115-02大角度锥台单道次渐进成形工艺的研究沈丽琴,唐妍,祝媛媛,黄旭(南京交通职业技术学院机电工程学院,江苏南京211188)摘要:以大角度锥台为研究对象,通过单道次渐进成形试验,分析了工具头半径、轴向进给量、进给速度和主轴转速等对用成形角表示的成形极限的影响;分析了板材厚度对板材减薄率的影响。试验结果表明,影响该类

2、零件成形极限的主要因素依次是轴向进给量、进给速度、主轴转速和工具头半径。板料初始厚度越大,允许的变形区厚度减薄越大。关键词:渐进成形;大角度锥台;成形极限中图分类号:TG68文献标识码:Adoi:10.3969/i.issn.1002—6673.2016.04.0420引言钣金件在工业领域应用十分普遍.传统的钣金加工过程通常是按照设计一制造模具一加工出钣金产品的模式。而模具设计制造制造加工周期较长、制造成本高的特点。无法满足小批量、多品种的市场需求。近年来金属板料数控渐进成形技术在国内外得到很多学者的关注和研究【11。渐进成形技术是一种柔性无模成形技术

3、,该技术将钣金零件的三维形状沿Z轴方向分层零散化。成形工具头沿分层等高线轨迹运动.分别对离散化的等高线层进行塑性加工。渐进成形产生的成形力小,可以大幅度提高板材的成形极限。与拉深成形相比,渐进成形可以成形比较复杂、成形极限更高的零件【11。渐进成形对于小批量与新产品的试制研发等具有较好的经济价值和广泛的发展前景。1渐进成形特点及分类板料渐进成形工艺,主要可以分为正成形和负成形。图1是板料渐进负成形的原理示意图。板料夹具固定于渐进成形设备上.通过支撑板和压板夹紧板料.底部预留出容纳金属塑性变形的空间。成形时.工具头对板料下压至给图l渐进成形(负成形)及板

4、料成形角原理示意图修稿日期:2016—05—06项目来源:江苏省大学生创新创业训练计划项目(201512804009Y)作者简介:沈丽琴(1976一),女,江苏南京人,硕士,高级工程师。多年从事教学与科研工作。研究方向为模具设计与制造。定的进给量.按照加工的数控代码,逐点分层对板料进行塑性加工111。本文采用负成形对大角度锥台进行数控单道次渐进成形研究。2锥台单道次渐进成形极限角与成形极限厚度在单点渐进成形过程中.当成形角度达到某一数值时。容易出现裂纹等失效形式【2】。锥台单道次渐进成形试验的几何模型是在UG软件中建立,建模角度范围是450~90。。成

5、形极限角0。如定义为板料成形不破裂的成形角度的最大值。此时的板材厚度t。即为成形极限厚度t曲。渐进成形变形区厚度如图2所示,分为三个区域。1区与压板和支撑板接触区较近。其金属流动受到被夹持固定的金属的牵连以及支撑板摩擦力的阻碍,变形较小;3区不与成形工具头接触,不发生变形,只随周围板料的下降而下降,变形也很小;2区是主要变形区,它受成形工具头的作用,产生厚度减薄,表面积增大的变形。其厚度关系为:tt=to·sin0。该关系是单道次渐进成形中,成形材料的厚度发生变化时所应该遵循的正弦定律。本次论文所研究的大角度锥形件成形轨迹为等高线轨迹,如图3所示。图2

6、锥台单道次渐进成形中图3锥台单道次渐进成板料厚度变化形中等高线轨迹3实验方案本文通过正交试验来研究工艺参数(工具头半径、轴115·数控机床世界·向进给量、进给速度和主轴转速)对单点渐进成形的成形能力的影响。论文利用正交设计来安排试验。从而使试验次数大大减少,而且统计分析的计算也将变的简单131。对不同厚度材料进行成形极限厚度测试141。实验设备采用渐进成形专用机床NH—SKl060.加工范围(600x1000)mm,进给速度1~18000mm/min,三轴移动速度分别为X:25ndmin。Y:25rrdmin,Z:20m/min。数字建模采用商用的CA

7、D/CAM软件UG—NX6。成形工具头只能在X、Y、Z方向进行平动。限制其三个方向的转动。主要通过板料夹持于上下压边圈中间.通过螺钉连接压紧上下压边圈。从而对板材施加轴向负压力来约束转动。板料在进行锥度渐进成形过程中有3个接触对,板料与成形工具头的静摩擦系数Fs=0.15,滑动摩擦系数FD=0.15。工具头运动路径设置为等高线轨迹。由UG自动生成。毛坯板料厚度1.2ram;(160mmxl60mm);锥台上端直径100;性能参数如表1所示。实验设备与零件图如图4、图5所示。表11060A1板的参数—————药F—————————1磊■—一一密度/kg·

8、rfl‘32700弹性模量,MPa55940泊松比0.324硬化指数O.12屈服强度朋Pa11

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