铝合金壁板滚弯成形技术研究

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滚弯成形作为一种无模加工方式，是利用板材作为毛料在滚弯机上围转成形的方法，它具有生产柔性好，加工质量高，生产速度快等优点，受到了越来越多的应用，是制造飞机大型结构件的主要成形方法。本文采用有限元仿真、解析分析和实验相结合的方法对铝合金壁板滚弯成形技术进行了研究。通过材料力学性能试验，得到了常用壁板材料铝合金2024-O和2024-T3的本构关系。以有限元软件ABAQUS为仿真平台，建立了合理的有限元分析模型，进行了滚弯成形过程的模拟，分析了下压量、下辊间距、滚弯道次、板厚、材料属性等参数对成形结果的影响。将仿真结果与试验件在应变分布、曲率半径等方面进行对比，结果表明仿真结果的误差在7%以内。针对滚弯过程中辊轴和板料接触点出现的材料非线性、几何非线性的特点，对其进行了解析研究，推导出多参数型滚弯解析式、幂次式型解析式和回弹预测解析式三种预测滚弯成形的解析方式，并通过有限元仿真进行了精度验证。结果表明，其预测精度基本能够满足生产的要求。以Jammes10000×8型数控滚弯机为试验平台，进行了滚弯基础工艺试验，研究了上辊下压量、下辊间距、滚弯道次、上辊直径、成形方向和材料属性与成形件曲率半径之间的关系，并进一步验证了有限元仿真和解析计算结果的计算精度。然后以典型零件为研究实例，按照解析、仿真、小件验证、生产的流程进行了滚弯工艺设计。试验结果表明，采用该工艺设计流程对于滚弯的工艺设计具有很好的指导效果。最后，针对从滚弯成形件数模中提取特征面的题目，本文提出了一种基于深度遍历进行网格模型表面提取的算法。该算法根据网格模型外表面拓扑结构特点，将模型表面所有的面片单元及其邻边以图的数据结构形式存储，再利用深度遍历的算法提取出所有满足法矢角度要求的面片单元，从而将整个特征面提取出来。

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