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难成形曲面零件的电磁辅助成形模拟研究
| 论文题名： | 难成形曲面零件的电磁辅助成形模拟研究 |
| 关键词： | 汽车零件;难成形曲面零件;铝合金板材;电磁成形;有限元模拟 |
| 摘要： | 近年来，汽车工业的快速发展带来了日益严峻的生态环境和能源问题，为了有效地减小环境污染、降低能源消耗，材料和结构轻量化成为了现代结构设计的主流趋势，以铝合金为代表的轻质金属材料在先进制造领域的应用日益广泛。但是铝合金在成形过程中存在材料流动难以控制，板材的应力、应变分布不均匀，回弹量和成形精度难以控制等问题。所以，成形质量也成了铝合金板材在汽车轻量化过程中应用的主要障碍。 电磁成形是一种高速成形技术，它能使板料在几毫米的距离内获得200 m·s-1的速度，这种高速对成形非常有利，它能提高成形性能，改善应力分布，有效地控制铝板的回弹。对于传统的回弹控制方法难以获得很好效果的曲面零件来说，电磁成形使得曲面工件贴模成形而不必修模，能大大降低此类零件成形的难度。 本文利用ANSYS有限元分析软件讨论了曲面线圈电磁成形的磁场特性，对放电回路进行了模拟，得到曲面线圈中的放电电流随时间的变化规律；对曲面线圈电磁成形的磁场进行了模拟，得到曲面线圈磁场和磁场力的分布情况。 利用Dynaform有限元分析软件对难成形曲面零件电磁成形板坯变形过程进行了模拟。模拟结果表明： 1)选用不同的板料和凹模间距，对成形效果的影响是不同的。其结果显示随着板料和凹模间距的增大，成形后工件的变形量减小，回弹量逐渐增大。 2)随着放电能量的增加，作用在板坯表面上的磁压力增大，工件的变形量逐渐增大，曲面工件的贴模度逐渐提高。 3)在相同的成形能量下，厚板的成形质量比薄板的要好，随着板坯厚度的增大，其成形后工件变形量增加，回弹量逐渐减少。要充分利用磁场力使板料产生最大限度的变形，就要根据板料厚度选取合适的放电频率，从而控制趋肤深度，使其等于板料厚度，这样就能获得更好的成形效果。 4)利用电磁成形技术对板材进行成形或校形，可以有效控制回弹缺陷，电磁成形工艺具有重要的现实意义。 |
| 作者： | 陈石 |
| 专业： | 材料学 |
| 导师： | 黄尚宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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