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等离子体弧三维柔性成形技术基础研究
| 论文题名： | 等离子体弧三维柔性成形技术基础研究 |
| 关键词： | 等离子体弧;3D 成形;柔性成形;数值模拟;有限单元法;温度场;应力场;金属板件 |
| 摘要： | 金属板材弯曲成形技术在航空航天器、汽车、船舶、化工容器等制造业中应用广泛,传统的成形技术通常需要根据板件形状,花费大量时间和资金制造相应的工模具,在大型板件成形中,这些费用更为昂贵.研究无模具柔性成形理论与技术,对减少新产品开发成本、缩短开发周期都有重要意义,在大型板件多品种小批量成形生产中具有极大的潜在优势.尤其在汽车制造领域,利用等离子体弧柔性成形技术可以对汽车覆盖件进行柔性校正及其它异形件的成形,特别是在新款式样车的试制中,可以充分发挥其适合于单件及小批量生产的优势.分析金属板件无模具柔性成形技术的研究现状可以发现,利用热应力和热应变来实现板材成形在国内外逐渐成为研究的热点.因为等离子体弧与其它热源相比更经济、安全、灵活、实用,所以最近三年来等离子体弧板材柔性成形技术也引起了研究者的重视.但是目前相关工作只限于利用不锈钢板定性研究工艺参数与弯折角度的关系,考察弯折区域金相组织的变化等问题,扫描路径还局限于直线扫描,但对于具有复杂曲面(如非直线展成面)的零件,仅靠目前的直线扫描研究结果显然还难以达到要求.所以该文在直线扫描的基础上做了如下问题的研究:1.探讨了薄板等离子体弧柔性成形技术的成形机理,分析了温度梯度机理、屈曲机理和镦粗机理诱发原因及作用过程.2.建立了等离子体弧柔性成形过程的有限元热应力分析模型,并根据成形过程的热源移动的特点,将等离子体弧处理成小步距间歇跳跃式移动热源进行加载,解决了成形过程中板材的弹塑性大变形瞬态热应力问题,计算出了包括温度场分布、应力状态以及形变规律等结果.3.以矩形板、环形板、扇形板为例,在模拟分析的基础上,以实验的方法探索了直线扫描和曲线扫描的差异以及板材的几何形状对成形结果的影响.4.在大量实验研究的基础上,探索出由圆形板材加工球冠的等离子体弧扫描路径及其加工工艺方法.5.针对不同几何形状的板件采用不同的扫描路径对等离子体弧柔性成形规律进行了实验研究.综合该文以上研究结果可以发现,等离子体弧柔性成形技术不仅可以应用于板材的直线弯曲成形中,还可以应用于板材三维复杂曲面成形生产中.随着研究的不断进行,等离子体弧柔性成形技术必将在板材成形应用领域产生巨大的经济效益. |
| 作者： | 曲洪伟 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 徐文骥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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