多點變載入路徑下實現大型曲面近淨成形的原理與方法

《多點變載入路徑下實現大型曲面近淨成形的原理與方法》是依託吉林大學，由蔡中義擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多點變載入路徑下實現大型曲面近淨成形的原理與方法
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：蔡中義
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

隨著空間曲面的工程套用越來越多，大曲率複雜曲面零件的需求量越來越大。但傳統的拉形技術成本高、易出現成形缺陷，難以廣泛套用。多點變載入路徑曲面近淨成形是為解決曲面零件的低成本、高質量加工問題而創建的板料成形新方法。其基本思路是將載入機構離散成載入單元陣列，在板料兩端的系列離散點上施加可控的拉形載荷，通過對載入路徑的合理控制，減小拉形工藝過渡區，提高材料利用率，實現曲面的近淨成形，並最佳化成形過程，改善變形均勻性，從而避免成形缺陷。本項目將闡明基於離散可控載入路徑的曲面拉伸成形原理，建立三維曲面的近淨成形方法，建立面向變形均勻性與缺陷控制的曲面拉伸成形載入路徑設計方法，形成變載入路徑曲面成形的基本理論。研製出實驗裝置，通過系統的成形實驗證明變載入路徑曲面成形的有效性與可行性。本項目提出的方法具有原創性，可滿足高速列車製造及現代建築等領域對大型曲面零件成形技術的迫切需求，具有廣闊的套用前景。

結題摘要

多點變載入路徑曲面近淨成形是為解決曲面零件的低成本、高質量加工問題而創建的板料成形新方法，其基本思路是將載入機構離散成載入單元陣列，在板料兩端的系列離散點上施加可控的拉形載荷，基於對載入路徑的合理控制，一方面，最佳化曲面成形過程，控制變形分布，按接近均勻變形或最小變形的載入路徑成形曲面零件，從而避免成形缺陷，獲得最佳成形效果；另一方面，有效地減小板料的拉形工藝過渡區，從而節省材料，實現曲面的近淨成形。 本項目通過系統的理論分析、數值模擬與成形實驗，對多點變載入路徑曲面成形的原理與工藝進行了研究。建立了多點變載入路徑的三維曲面拉伸近淨成形方法，取得了變形規律、成形缺陷控制、成形過程設計方法、離散載入模式控制與最佳化等基礎研究成果；建立了大變形量、大曲率以及大型曲面的多點變路徑對壓成形與控制方法，實現了夾芯複合板三維曲面的多點塑性成形，取得了複合板曲麵塑性成形規律、可成形性、成形缺陷分析等方面的研究成果；建立了多點變載入路徑下的曲面連續成形方法，取得了側彎形三維曲面零件連續輥壓成形以及複合板曲面輥彎成形方面的研究成果；研製了用於多點變載入路徑三維曲面成形的實驗裝置，通過變載入路徑曲面拉伸成形及複合板三維曲面多點成形的實驗研究，獲得了多種形狀的曲面零件，證明曲面成形方法的有效性與可行性。 本項目在多點變載入路徑曲面拉伸成形、對壓成形以及連續成形方面的研究成果，為工程中大型曲面的加工提供了經濟、實用的新技術，可滿足許多行業對不同形狀曲面零件成形技術的需求。隨著空間曲面的工程套用越來越多，大曲率複雜曲面零件的需求量越來越大。在飛機、太空飛行器、汽車、高速列車、輪船、艦艇等交通與運載工具製造業以及現代建築業都涉及大量的大型三維曲面，本項目的研究成果具有廣闊的套用前景。