基于双层板渐进成形目标板的成形特征研究

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金属板料数控渐进成形工艺是一种新型柔性加工工艺。传统的渐进成形件存在表面质量差、壁厚分布不均等问题,而现代的高精密钣金件对渐进成形件的表面质量、壁厚均匀性均有较高的要求。为了提高成形件的表面质量和壁厚均匀性,提出在目标板料上添加辅助板的双层板渐进成形工艺,使目标成形件的表面质量和壁厚均匀性得到改善。本文以1060铝板为目标板,304SUS为辅助板,并以1060铝板成形的目标成形件为研究对象,通过试验对比分析了1060铝板在单层板、双层板的两种渐进成形工艺下的成形特征。研究结果如下:(1)验证1060铝板在双层板成形工艺下的可行性,测量了其在单、双层板两种成形工艺下目标成形件变形区的应变、表面质量和壁厚分布。研究发现:单、双层板两种成形工艺中的板料变形过程均是一种剪切变形,双层板成形工艺下的目标成形件的表面质量和壁厚分布均匀性均有明显的提升,其表面没有明显的加工痕迹。(2)研究了双层板成形工艺中不同工艺参数对目标成形件的表面质量的影响。研究发现:目标成形件的表面形貌没有明显的波峰和波谷,材料分布均匀;其表面粗糙度与增量步长关系不大,可以通过使用较大的增量步长来降低加工时间成本;随着成形工具头直径的增大和成形角的降低,表面粗糙度降低,辅助板与目标板之间润滑剂的使用对于目标成形件的表面质量几乎没有影响;目标板的初始厚度作为一个变量对其表面质量有影响。(3)研究了单层板和双层板两种成形工艺中不同工艺参数对目标成形件的壁厚分布影响,研究发现:单层板成形工艺中,目标成形件会出现局部减薄严重的减薄带现象。而双层板成形工艺中,目标成形件不会出现减薄带现象,在相同工艺参数下目标成形件最小厚度较大;减小增量步长和成形角以及增大工具头直径都可以提高目标成形件的壁厚均匀性,降低减薄率。(4)分析了双层板渐进成形工艺中目标板的成形性能。相比较于单层板成形,1060铝板在双层板成形中的成形性能降低,增量步长和目标板的初始厚度的增大使1060铝板在单、双层板两种成形工艺中的成形性能提升;并指出了双层板渐进成形过程中三种板料失效形式。
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