数控渐进成形零件自动放样的研究_孟磊

基于数值模拟的板材渐进成形回弹技术应用研究一、引言板材成形是现代制造业中常见的金属加工方式之一。

在板材成形过程中，由于材料性质的差异和成形过程中的应力变化，常常会产生回弹现象，影响成形件的精度和质量。

研究渐进成形回弹技术是非常重要的。

数值模拟技术是一种有效的手段，可以帮助工程师预测和分析成形过程中的各种物理现象，对于渐进成形回弹技术的研究也起着至关重要的作用。

本文将围绕基于数值模拟的板材渐进成形回弹技术应用展开研究。

二、板材渐进成形回弹技术的基本原理1. 渐进成形渐进成形是一种经典的板材成形方法，它通过逐步改变板材形状，使得板材得到需要的几何形状。

在渐进成形过程中，板材会受到复杂的应力和应变作用，从而产生回弹现象。

2. 回弹机理回弹是板材成形过程中不可避免的现象，它主要是由于成形过程中材料的弹性变形和应力释放所引起的。

当板材在成形后释放外部应力时，材料会产生弹性恢复，使得成形后的形状发生变化，导致回弹。

渐进成形回弹技术旨在通过调整成形工艺参数和工序顺序，减少或控制板材成形后的回弹变形，从而获得满足要求的成品。

这种技术需要借助数值模拟来预测和分析成形过程中的各种物理现象，以便制定合理的成形工艺参数和工序。

1. 数值模拟方法数值模拟是一种通过计算机模拟真实物理现象的方法，可以用于预测和分析成形过程中的各种物理现象，包括应力分布、应变分布、热变形等。

常见的数值模拟方法包括有限元法、有限体积法、边界元法等。

这些方法可以有效地模拟板材成形过程中的各种物理现象，为渐进成形回弹技术的研究提供必要的数据基础。

2. 渐进成形回弹数值模拟模型在板材渐进成形回弹技术的研究中，需要构建合适的数值模拟模型，用于预测和分析成形过程中的回弹变形。

这个模型需要考虑材料的本构关系、成形工艺参数、板材初形等因素，以准确地描述成形过程中的应力和应变分布，从而预测回弹变形。

3. 数值模拟与实验验证数值模拟技术的研究需要与实验验证相结合，以保证数值模拟的准确性和可靠性。

金属板材智能渐进成形关键技术及其应用
本项目为了克服难成形金属板材（如，AZ系列镁合金、TC系列钛合金等）室温成形性能较差、成形效率较低、成形质量较差等问题，提出了一种油浴辅助加热渐进成形新技术，将难成形金属板材的优异机械性能和渐进成形技术的先进性有机结合在一起，并对油浴辅助加热渐进成形新技术的微观成形机制、成形零件缺陷形态及其形成原因和解决措施、渐进成形工艺及渐进成形设备改进等多个方面进行了理论分析和实验研究。

该项目采用机器视觉技术和模糊识别处理技术实时监测并记录渐进成形过程中已经成形表面的变形情况，识别金属板材数控渐进成形零件的表面质量、尺寸误差、壁厚误差、破裂和回弹等缺陷状况，建立缺陷形态预估模型，提高成形零件质量。

该项目采用人工智能技术建立工艺参数修正及优化模型，动态在线规划工艺参数及刀具路径，优化工艺过程，缩短成形时间，提高成形效率。

该项目很好的解决了航空航天、交通运输及医疗器件等产业中单件、小批量个性化定制及产品开发试制中的高费用问题，并增加高端制造装备的科技附加值。

推广应用该项技术，能够在不增加设备投入的情况下，极大地提高难成形金属板材的成形性能、成形质量和成形效率，对促进渐进成形技术的进步和成形零部件生产制造都具有十分重大的现实意义。

金属板料数字化渐进成形工艺研究摘要：本文围绕板材数控单点渐进成形技术的工艺规划的一般原则的建立和加工轨迹优化方法。

主要内容包括基于理论分析和实践经验的一般性工艺规划和针对解决实际问题的加工轨迹优化处理。

关键词：数字化成形快速成形加工轨迹1 引言金属板材数控单点渐进成形技术是一种数字化的柔性加工技术，与传统的塑性成形技术相比，具有不需要设计、制造模具，小批量多品种加工板材零件的优点。

其柔性的特点决定了该项技术尤其适合于新产品开发阶段的板料零件成形，如日用品、汽车覆盖件、航天航空产品的研制阶段的工作，利用该技术可以大大缩短产品开发周期，降低开发成本和新产品开发的风险。

本文根据在加工过程中的一些实例，在UG软件进行使用方法的介绍，供同行们参考。

2 金属板料塑性成形技术的概述2.1 传统板料塑性成形技术金属板料通过塑性成形方法可以加工成各种零件，它们被应用于国民经济和日常生活的各个领域中。

例如汽车行业、航天航空、电机电器、食品包装、建筑等工业用品、家庭用品及家居装饰品、工艺美术品、医疗器械、家用电器等日常用品都大量使用金属板料塑性成形件。

传统的板料塑性成形技术的加工过程通常包括两个阶段。

第一阶段是模具的设计与制造阶段；第二阶段是采用模具的生产阶段。

这种加工方式的优点是，一旦模具设计制造成功后，可以大批量的生产需要的零件。

但是，因为在模具的设计制造过程中，需要反复的对模具进行修改，这样就表现出模具的设计、制造费用高、周期长，使板材零件的应用范围受到限制。

2.2 板料塑性无模成形技术二十一世纪是以知识经济和信息社会为特征的新时代，制造业正面临着空前严峻的挑战。

如何快速、低成本和高质量地开发出新产品，以满足信息社会中瞬息万变的市场对小批量多品种产品的要求，是企业生存和发展的关键。

传统的板料塑性成形技术已经不能够满足这种要求，市场经济要求提高成形的柔性。

提高塑性加工柔性的方法有两种途径”，一是从机器的运动功能上着手，例如多向多动压力机，快速换模系统及数控系统。

第３１卷第８期中国机械工程V o l ．３１㊀N o ．８２０２０年４月C H I N A M E C HA N I C A LE N G I N E E R I N Gp p．９６０Ｇ９６７铝板数控单点渐进成形的成形极限曲线研究侯晓莉㊀李㊀言㊀杨明顺㊀柏㊀朗㊀石㊀珣㊀张成兴西安理工大学机械与精密仪器工程学院,西安,７１００４８摘要:对薄壁复杂构件进行数控单点渐进成形时,板料易发生破裂㊁起皱等缺陷,且材料变形机制演化复杂,对加载条件极为敏感,使得板料在数控单点渐进成形时的破裂预测和控制变得极难.为此,选取１０６０铝板作为研究材料,通过试验研究了数控单点渐进成形技术中板料的成形性能,以实现对破裂的预测和控制.利用拓印法将制件的空间变形问题转化为平面变形问题,采用数码显微镜对拓印的制件网格数据进行测量和提取,选用插值法和多项式拟合法对数据进行拟合处理,最终得到了１０６０铝板料在数控单点渐进成形技术下的成形极限曲线(F L C ).通过对F L C 进行分析研究,得到了制件破裂区和安全区域的应变分布,实现了制件破裂的预测和控制.为进一步提高１０６０铝板的成形极限,将超声振动引入到单点渐进成形中,通过试验对比研究了超声振动辅助渐进成形的F L C 和传统渐进成形的F L C ,试验结果表明:当振动功率为１２０W ㊁振动频率为２５k H z 时,１０６０铝板料的成形极限提高了１１％.关键词:破裂预测和控制;数控单点渐进成形;１０６０铝板;成形极限曲线;超声振动中图分类号:T G ３３６D O I :１０．３９６９/j ．i s s n ．１００４ １３２X．２０２０．０８．０１１开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):R e s e a r c h o nF L C i nC N CS i n g l e P o i n t I n c r e m e n t a l F o r m i n g ofA l u m i n u mS h e e t s HO U X i a o l i ㊀L IY a n ㊀Y A N G M i n g s h u n ㊀B A IL a n g ㊀S H IX u n ㊀Z H A N GC h e n g x i n gS c h o o l o fM e c h a n i c a l a n dP r e c i s i o n I n s t r u m e n t E n g i n e e r i n g ,X i a nU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y ,X i a n ,７１００４８A b s t r a c t :W h e nC N Cs i n g l e p o i n t i n c r e m e n t a l f o r m i n g o f t h i n Ｇw a l l e dc o m p l e xc o m p o n e n t sw a s c a r r i e do u t ,s h e e tm e t a lw a s p r o n e t o c r a c k i n g ,w r i n k l i n g an d o t h e r d e f e c t s ,a n d t h e e v o l u t i o no fm a Ｇt e r i a l d e f o r m a t i o nm e c h a n i s m w a s c o m p l e x ,w h i c hw a s v e r y s e n s i t i v e t o l o a d i n g co n d i t i o n s ．I tw a s d i f Ｇf i c u l t t o p r e d i c ta n dc o n t r o l t h ef r a c t u r eo fs h e e t m e t a l s i nC N Cs i n g l e p o i n t i n c r e m e n t a l f o r m i n g．T h e r e f o r e ,１０６０a l u m i n u ms h e e tw a s s e l e c t e d a s t h e r e s e a r c hm a t e r i a l ,a n d t h e f o r m i n gpe rf o r m a n c e o f t h e s h e e tm e t a l s i nC N Cs i ng l e p o i n t i n c r e m e n t a l f o r m i n g t e ch n o l o g y w a s s t u di e d e x p e r i m e n t a l l y t o r e a l i z e t h e p r e d i c t i o na n dc o n t r o l o f f r a c t u r e ．S p a t i a l d e f o r m a t i o no f p a r t sw a s t r a n s f o r m e d i n t o p l a n e d e f o r m a t i o nb y r u b b i n g m e t h o d ．T h e g r i dd a t a o f r u b b i n g p a r t sw e r em e a s u r e d a n d e x t r a c t e db y d i gi t Ｇa lm i c r o s c o p e ．T h e d a t aw e r e f i t t e db y i n t e r p o l a t i o n m e t h o da n d p o l y n o m i a l f i t t i n g m e t h o d ．F i n a l l y,t h eF L C i nC N Cs i n g l e p o i n t i n c r e m e n t a l f o r m i n g o f １０６０a l u m i n u ms h e e t sw a so b t a i n e d ．T h e s t r a i n d i s t r i b u t i o n s i n t h eb r e a ka r e a a n ds a f e a r e aw e r eo b t a i n e db y a n a l y z i n g t h eF L C ．T h e p r e d i c t i o na n d c o n t r o l o f t h e r u p t u r e f o r t h ew o r k p i e c e sw e r e r e a l i z e d ．I no r d e r t o f u r t h e r i m p r o v e t h e f o r m i n g li m i t o f １０６０a l u m i n u ms h e e t s ,u l t r a s o n i cv i b r a t i o nw a s i n t r o d u c e d i n t os i n g l e p o i n t i n c r e m e n t a l f o r m i n g．T h eF L Co f u l t r a s o n i c v i b r a t i o n a s s i s t e d i n c r e m e n t a l f o r m i n g a n d t r a d i t i o n a l i n c r e m e n t a l f o r m i n g w e r e c o m p a r e db y t e s t s ．T h e t e s t i n g r e s u l t s s h o wt h a t t h e f o r m i n g l i m i t o f １０６０a l u m i n u ms h e e t i n c r e a s e s b y １１％w h e n t h e v i b r a t i o n p o w e r i s a s １２０Wa n d t h e v i b r a t i o n f r e q u e n c yi s a s ２５k H z ．K e y wo r d s :f r a c t u r e p r e d i c t i o na n d c o n t r o l ;C N Cs i n g l e p o i n t i n c r e m e n t a l f o r m i n g ;１０６０a l u m i n u m s h e e t ;f o r m i n gl i m i t c u r v e (F L C );u l t r a s o u n dv i b r a t i o n 收稿日期:２０１９０１２５基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１４７５３６６,５１５７５４４３)０㊀引言金属板料单点渐进成形(s i n gl e p o i n t i n c r e Ｇm e n t a l f o r m i n g,S P I F )是利用分层制造的思想,通过局部变形累积实现零件整体成形的一种新型板料柔性快速成形技术,无需模具或只需简易模具,适用于单件小批量㊁多样化和复杂形状产品的生产需求.然而,在S P I F 技术中,过大的局部应力易引起过于集中的应变,致使板料易发生失稳㊁起皱㊁破裂等缺陷,尽管许多学者对S P I F 工艺进行了广泛的理论与试验研究,然而在成形极限㊁成形效率㊁成形精度及表面质量等方面的不足始终制约着此项技术的工业化大范围应用,如何提高S P I F 技术的成形极限㊁改善成形质量是该领域目前的研０６９ Copyright©博看网 . All Rights Reserved.究热点.成形极限指的是金属板料在成形过程中介于应变安全区和应变破裂区的一个界限,由成形极限曲线(f o r m i n g l i m i t c u r v e,F L C)进行表征,它位于主应变ε１㊁ε２所构建的平面坐标系内.为研究S P I F技术的成形极限,国内外学者进行了大量的工作,并取得了一定的成效[１Ｇ３].S O E I R O等[４]对S P I F过程中材料的应力应变进行了理论计算,他们认为板料在径向拉应力的作用下发生了破裂,且破裂会发生在与工具头接触的上边缘处.P A R K等[５]提出了基于应变历史的极限状态判断方法,并对三种不同类型试样的应变历史和等效塑性应变进行了测量,研究结果表明,基于有效塑性应变的断裂成形极限图适用于预测先进高强度板料在复杂成形过程中的突然断裂.S I MO N E T T I等[６]提出了改进的应变数据拟合方法.陈劫实等[７]从能量的角度出发,基于总塑性功的积分形式,考虑了成形过程中应变路径变化㊁材料的硬化指数等因素的影响,建立了板料的成形极限判断依据.王进等[８]提出了通过渐进成形圆弧沟槽㊁十字交叉圆弧沟槽直至板料端部破裂后,测量破裂位置最大和最小主应变以获得板料渐进成形极限图的方法.王华毕等[９]通过数控机床渐进成形锥形零件,试验测量了不同因素(原始板厚㊁垂直增量步长㊁润滑剂种类㊁零件形状)下的成形极限角,以此来比较渐进成形性能以及探究限制材料成形极限的原因.为提高板料在S P I F技术下的成形极限,部分学者尝试了双点渐进成形㊁双边渐进成形㊁电磁辅助渐进成形㊁激光辅助渐进成形㊁热渐进成形㊁增加支撑等复合工艺.S H A M S A R I等[１０]采用液压胀形和S P I F相结合的方式提高成形极限和成形效率.Z H A N G等[１１]尝试将S P I F工件卸载后通过退火处理,以降低工件的回弹变形和提高成形极限.J A W A L E等[１２]根据断裂力学的模式,通过试验确定了铜的断裂成形极限(F F L)和剪切裂缝成形极限(S F F L).龚航等[１３]对大型铝合金曲面件电磁渐进成形技术进行了研究.C U I等[１４]采用电磁辅助S P I F和拉伸相结合的方式进行了大尺度薄壁椭圆体零件变形.李小强等[１５]研究了整体加热和局部加热对成形极限的影响,试验发现随着温度的升高,材料的成形极限也会相应提高,局部加热的方式可使非加热区域的板料因处于相对低温而保持较好的刚性,从而提高了整体零件的精度.综上所述,为避免成形缺陷并提高成形质量,国内外的科研工作者在板料成形极限的影响机理㊁研究手段㊁改善措施等方面做了诸多工作,并取得了大量的成果.本文以制件破裂区域的应变分布为研究对象,利用拓印法和显微观测法获取破裂区域的应变分布数据,选用插值法和多项式拟合法处理并分析应变数据,最终得到关于１０６０铝板在S P I F技术作用下的成形极限,实现了制件破裂的预测和控制.在此基础上,鉴于超声振动在塑性加工工艺中表现出来的提高成形极限㊁减小成形力等积极作用[１６Ｇ１８],本文将超声振动引入S P I F过程中以改变材料流变状态和组织演化机制来提高成形极限,通过试验对比研究了超声振动辅助渐进成形的F L C和传统渐进成形的F L C,验证并量化了超声振动对成形极限的改善效果.１㊀数控单点渐进成形板料成形极限试验由于板料成形极限源于试验,试验中的一些具体因素和标准不同,而这些因素和标准却对试验结果又有着重要的影响(如采用颈缩失效和破裂失效时,两者的判断标准不一样,试验中得到的F L C也不同),因此,本文基于板料S P I F的工艺要求,从试验条件的可观测性角度出发确定成形中的极限状态,以期提高成形试验结果的实用性和可靠性.板料发生颈缩现象一般是材料细微组织的变化,实际生产中零件局部出现明显的颈缩痕迹即认为零件冲压失效,但由于板料在S P I F过程中的颈缩现象并不易观测[１９Ｇ２０],因此,１０６０铝板常温下的成形极限由板料的破裂极限来定义,当板料在成形过程中出现任何破损现象时即视为成形极限的判定标准.图１㊀成形轨迹简图及试验装置F i g．１㊀F o r m i n g t r a j e c t o r y d i a g r a ma n d t e s t d e v i c e １．１㊀试验原理和装置采用数控加工中心作为数控S P I F试验平台.通过预先编制好的数控程序控制成形工具头的运动轨迹,逐层成形出圆锥台成形工件.成形轨迹及装置如图１所示.试验系统由成形工具头㊁夹具和待成形板料组成,将１０６０铝板放在夹具底座上,板料四周用压板夹紧.成形工具采用圆柱形高速钢棒料球头状刀具,对刀具球头进行抛光处理.工具头直径为１０mm,原始板料厚度为１mm,板料尺寸为１４０mmˑ１４０mm,并在板料表面印制圆形网格,最终成形圆锥台的成形壁角α＝６４ʎ.成形过程中,层间距选择０．３mm,工具头转速为７５０r/m i n,进给速度为２００mm/１６９铝板数控单点渐进成形的成形极限曲线研究 侯晓莉㊀李㊀言㊀杨明顺等Copyright©博看网 . All Rights Reserved.m i n,润滑油选用昆仑LＧHM４６抗磨液压油.试验用１０６０铝板力学性能属性如表１所示.表１㊀１０６０铝板的力学性能T a b．１㊀M e c h a n i c se rf o r m a n c e o f１０６０A l u m i n u m m a t e r i a l１．２㊀成形极限的测量网格测量是塑性变形实测中常用的一种测量方法,对板料极限应变的测量关键是确定极限状态,将破裂作为板料成形极限的判断依据.网格测量主要有三类方法:①直接测量法,将试件成形至破裂,测量破裂区域附近的网格,该方法操作简单但误差较大;②插值法,测量破裂失效变形网格附近的若干个网格,通过插值处理得出极限应变,该方法对初期网格数据测量要求较高,但插值结果比较准确;③与应变历程相关的测量方法[２１Ｇ２２],通过应变随时间的变化关系确定极限应变,该方法对设备精度要求较高,未能普遍使用.在研究过程中,本文利用拓印法将曲面变形问题转换成平面变形问题,结合现代数码显微技术进行精确测量,再采用插值和多项式拟合处理数据并绘制铝板的F L C.数控S P I F试验中,最终成形工件多为曲面形状,其形变在毫米级.在金属板表面印刷网格,采取常用圆形网格形式,原始网格大小控制在直径２．２mm.将胶带粘贴在被测曲面上,将成形曲面的网格形变拓印出来(即将制件空间曲面转换成平面),拓印出来的网格能够较为准确地反映出被测曲面网格的形变.采用I S MＧP M２００S数码显微镜配合U S B 数据传输采集测量系统来测量破裂区域的网格形变大小,如图２所示.图２㊀拓印网格及测量设备F i g．２㊀R u b b i n g g r i da n dm e a s u r i n g e q u i p m e n t１０６０铝板成形后圆形网格拉伸变形为椭圆形网格,分别测量每一个椭圆形网格的长短轴变化,将测量数据进行处理得到该板料的两个主应变.通过I S MＧP M２００S数码显微镜放大３０倍后,依次测量出拓印的５条网格形变带,局部显示如图３所示,其中L a为所测椭圆形网格的短轴, L b为所测椭圆形网格的长轴,D为圆形网格(即L a＝L b时的情况)直径.(a)第１㊁２㊁３条网格形变带(形变初段)(b)第１㊁２㊁３条网格形变带(形变中段)(c)第４㊁５条网格形变带(形变初段)(d)第４㊁５条网格形变带(形变中段)图３㊀放大３０倍后网格形变F i g．３㊀M e s hd e f o r m a t i o na f t e r３０Ｇf o l dm a g n i f i c a t i o n １．３㊀测量与计算结果每条网格形变带上分别有１１个网格,测得的５条网格形变带的形变情况如表２所示.板料受力后的应变情况主要有平面应变㊁胀形应变㊁拉伸应变,上述三种状态如图４所示,以S P I F圆锥件为研究对象,由表２中的数据可得,圆形网格成形后的形变为,椭圆形网格的长轴拉伸量较大,短轴伸长量较小.故此种成形应变状态可以看作平面应变状态.２６９中国机械工程第３１卷第８期２０２０年４月下半月Copyright©博看网 . All Rights Reserved.表２㊀沿路径提取网格形变T a b ．２㊀E x t r a c tm e s hd e f o r m a t i o na l o n gt h e pr e s c r ib e d p a thmm网格数L a１L b １L a ２L b ２L a ３L b ３L a ４L b ４L a ５L b ５１２．２０５２．２０５２．２７４２．２７４２．２２０２．２２０２．２９２２．２９２２．２８３２．２８３２２．３７８２．３７８２．３２２２．３２２２．３８３２．３８３２．２８８２．２８８２．２９１２．２９１３２．２９１３．１３１２．２９４３．１２３２．２９９３．１０８２．２６６２．９３０２．２３９２．９５７４２．３７７３．５０８２．４０５３．４２７２．４００３．４６２２．４１０３．３４５２．４０５３．３７５５２．４２４４．６０２２．４３２４．６４６２．４６２４．４２７２．５５０４．２６４２．４９８４．３１３６２．６４０６．９２３２．６９５７．０７０２．６３３７．１３５２．５５４７．３０７２．７０９７．２４３７２．４８２５．０５０２．５１０５．２６６２．５１８５．２０２２．５７３５．２５２２．５１６５．２２８８２．４５４３．５６０２．４５４３．５８６２．４１８３．５４７２．４３５３．４９２２．４０５３．５６６９２．３０２２．７７３２．４００２．７８２２．３６６２．７５６２．３７８２．６２７２．３７７２．７０９１０１．８１０２．１０５２．２１３２．３４９２．２０９２．２５０２．２８７２．３２６２．２９７２．３７１１１２．２２５２．２２５２．２２８２．２２８２．３４５２．３４５２．２７４２．２７４２．３０８２．３０８(a)平面应变㊀(b)胀形应变㊀(c)拉伸应变图４㊀三种应变状态F i g．４㊀T h r e e s t r a i n s t a t e s 对于平面应变状态,板料成形中的厚向应力可以忽略不计,但厚向应变却不能忽略,因此板料的应变可以用三个主应变ε１㊁ε２和ε３来表示.根据体积不变定律,三个主应变之和为零,则三个应变变量之中的任何一个变量均可以由另外两个表示(即两个应变变量可以表示板料的应变状态).由此,用面内的两个主应变ε１㊁ε２来表示铝板的应变状态,在成形后的板料上测量椭圆形网格的长短轴大小,就可计算得到板料的主次应变.主次应变的值可利用工程应变和真实应变两种计算方法,计算公式分别如下.工程应变计算方法:ε１＝L a －D ０D ０㊀㊀ε２＝L b －D ０D ０真实应变(对数应变)计算方法:ε１＝l n L a D ０㊀㊀ε２＝l n L bD ０式中,D ０为圆形网格变形前的原始直径,取D ０＝２．２m m .由于工程应变需计算无穷多个中间状态的工程应变,其总变形量为近似每个中间量之和,不能准确反映出材料的实际变形情况,而真实应变则反映了板料变形的实际情况,故在本试验研究中,采用真实应变进行计算.用ε１表示计算得到的轴向网格应变,ε２表示计算得到的切向网格应变;将成形后板料的轴向网格应变作为第一主应变,切向网格应变作为第二主应变.计算可得到５条网格形变带的应变,如表３所示.表３㊀成形后的板料沿路径提取网格应变T a b ．３㊀T h e g r i d s t r a i nd a t a a l o n gt h e p a t ha f t e r f o r m i n gt h e s h e e tm e t a l 网格数εa １１εb １２εa ２１εb ２２εa ３１εb ３２εa ４１εb ４２εa ５１εb ５２１００００００００００２０．０７６０．０７６０．０２１０．０２１０．０７１０．０７１－０．００２－０．００２０．００３０．００３３０．０３８０．３５１０．００９０．３１７０．０３５０．３３６－０．０１１０．２４６－０．０１９０．２５９４０．０７５０．４６４０．０５６０．４１００．０８００．４４４０．０５００．３７８０．０５２０．３９１５０．０９５０．０８６０．０６７０．７１４０．１０３０．６９００．１０７０．６２００．０８６０．６３６６０．１８０１．１４４０．１７０１．１３４０．１７１１．１６８０．１０８１．１５９０．１７１１．１５５７０．１１８０．９４１０．０９９０．８４００．１２６０．８５２０．１１６０．８２９０．０９７０．８２９８０．１０７０．４７９０．０７６０．４５５０．０８５０．４６９０．０６１０．４２１０．０５２０．４４６９０．０４３０．２２９０．０５４０．２０２０．０６４０．２１６０．０３７０．１３６０．０４００．１７１１０－０．１９７－０．０４６－０．０２７０．０３２－０．００５０．０１３－０．００２０．０１５０．００６０．０３８１１０．０２２０．０２２－０．０２０－０．０２００．０５５０．０５５－０．００８－０．００８０．０１１０．０１１２㊀１０６０铝板成形极限曲线的绘制测量数据具有离散性与跳跃性,测量过程中存在人为的误差,采用在区间上的数值插值能有效地减少数据之间的跳跃,可去除与插值曲线相差比较大的数据点.三次样条插值函数具有平滑可导性㊁准确性高的优点,因此本文采用数值分析中常用的三次样条插值.利用M A T L A B 对所测数据进行插值拟合,编写插值三次样条插值程序,采用三次样条插值函数s pl i n e (X ０,Y ,x ).初值X ０为成形后经过破裂区域的网格编号１~１１,Y １~Y ５分别为测量５条形变带长短轴的实际形变,插值步长x 为０．０５.将成形后椭圆形网格的短轴形变量L a 记为轴向网格形变量,长轴形变量L b 记为切向网格形变,得到的轴向和切向插值的曲线分别见图５㊁图６.图５㊀轴向网格形变插值曲线F i g ．５㊀I n t e r p o l a t i o n c u r v e f i t t i n g de f o r m a t i o no f a x i a lm e s h图６㊀切向网格形变插值曲线F i g ．６㊀I n t e r p o l a t i o n c u r v e f i t t i n g de f o r m a t i o no f t a n ge n t i a lm e s h３６９ 铝板数控单点渐进成形的成形极限曲线研究侯晓莉㊀李㊀言㊀杨明顺等Copyright©博看网 . All Rights Reserved.从被测的５条形变带数据的插值曲线可以看出,轴向网格形变插值曲线较为分散,切向网格形变插值曲线重合度高.若要提取破裂区周围的最大形变量来绘制F L C ,则轴向形变插值曲线的数据分散㊁误差较大,而切向网格形变插值曲线在最大形变(破裂区)附近的数据重合度高,误差较小.由于５条轴向插值曲线重合度不高,若要采用其数据绘制F L C 则误差较大,故需要从数据整体变化趋势的角度,并结合数据分布的大致情况来确定应用的拟合模型,采用多项式曲线拟合形变以减小其误差.对所测数据进行多项式拟合,同样将成形后椭圆形网格的短轴形变量L a 记为轴向网格形变量,长轴形变量L b 记为切向网格形变量,其中以第２条网格形变带轴向㊁第３条网格形变带切向拟合的多项式曲线为例,分别见图７㊁图８.(a)多项式拟合曲线(b)残差图７㊀轴向网格多项式拟合曲线及其对应残差F i g ．７㊀C u r v i l i n e a r p o l y n o m i a l f i t t i n g ax i a lm e s ha n d i t s c o r r e s p o n d i n g re s i d u a ls (a)多项式拟合曲线(b)残差图８㊀切向网格多项式拟合曲线及其对应残差F i g ．８㊀C u r v i l i n e a r p o l y n o m i a l f i t t i n g t a n ge n t i a lm e s h a n d i t s c o r r e s p o n d i n g re s i d u a l s 图７a 中的离散数据点为实际测得的轴向网格形变量,分别用三次多项式和五次多项式曲线拟合实测的数据.图７b 为对应残差,其中三次多项式的残差模为０．１８８５８mm ,五次多项式的残差模为０．１７４４６mm .由表２可知,第２条网格形变带的轴向最大网格形变为２ ６９５mm ,则可计算出轴向最大网格形变的相对误差如下.三次多项式拟合相对误差为０．１８８５８２．６９５ˑ１００％＝６．９９７％五次多项式拟合相对误差为０．１７４４６２．６９５ˑ１００％＝６．４７３％图８a 中的离散数据点为实际测得的切向网格形变量,分别用三次多项式和七次多项式曲线拟合实测的数据.图８b 为对应残差,其中三次多项式的残差模为３．２１２７mm ,七次多项式的残差模为１．６３４２mm .由表２可知,第３条网格形变带的切向最大网格形变为７ １３５mm ,则可计算出切向最大网格形变的相对误差如下:三次多项式拟合相对误差为３．２１２７７．１３５ˑ１００％＝４５．０３％七次多项式拟合相对误差为１．６３４２７．１３５ˑ１００％＝２２．９０％由网格形变多项式拟合曲线可以发现,轴向多项式拟合曲线的最大相对误差为６．９９７％,误差较小,且三次拟合与五次拟合的相对误差变化不大.由此可知,轴向五次多项式拟合曲线就能很好地反映出实际测得的形变量曲线.由于在S P I F 过程中制件深度方向的形变要远大于侧面曲面的形变,出现的拉伸破损为切向拉伸破损,所以切向的应变变化大,且切向多项式拟合曲线的误差较大,最大相对误差为４５．０３％.三次多项式与七次多项式的相对误差变化也很大,故切向多项式拟合曲线并不能真实反映出实测数据的变化情况.其他各条网格形变带在轴向和切向拟合的多项式均符合上述类似的多项式拟合结果.经上述分析,最终提取轴向五次多项式拟合曲线数据和切向三次样条插值曲线数据来绘制１０６０铝板的F L C .在成形后的网格形变带上,被测量的网格在第５个网格上没有发生破损失效,而在第６个网格上发生了破损失效.若将第５个网格作为应变的极限,则有可能实际还没有达到最大应变;若将第６个网格作为应变的极限,但第６个网格已经发生了破损失效,且由于破裂区域实际测量中应变明显会增大,故也不能作为极限应变,如图９所示.由此,采取从轴向形变曲线拟合五次多项式中求取第５~６个网格的区间数据,作为成形极限应变来绘制F L C ;从切向三次样条插值曲线中提取从第５~６个网格的连续数据,作为成形极限应变来绘制F L C .４６９ 中国机械工程第３１卷第８期２０２０年４月下半月Copyright©博看网 . All Rights Reserved.(a)测量破裂区域(b)实际破裂区域图９㊀测量破裂区域与实际破裂区域的对比F i g ．９㊀C o m pa r i s o nb e t w e e n t h em e a s u r e dc r e v a s s e a nd t he a c t u a l c r e v a s s e将成形后椭圆形网格的短轴应变作为平面第一主应变ε１,长轴应变作为平面第二主应变ε２.得到的破裂区网格５㊁６的极限形变量所对应的应变如图１０所示.最终将第一主应变ε１作为横坐标,第二主应变ε２作为纵坐标,绘制得到１０６０铝板的F L C ,如图１１所示.可以看出,F L C 将整个区域分为安全区与破裂区,在F L C 以下时认为板料的变形是安全的,在F L C 以上时认为板料发生破裂或者失稳.(a)第一主应变(b)第二主应变图１０㊀主应变曲线F i g ．１０㊀P r i n c i pa l s t r a i n c u r ve 图１１㊀１０６０铝板成形极限曲线F i g ．１１㊀F o r m i n gl i m i t c u r v e o f １０６０a l u m i n u ms h e e t 如图１２所示,将直接测量的离散点与拟合曲线进行对比,离散的数据点为直接测量法所得成形破裂区网格的应变极限,曲线为数据拟合的应变极限曲线.由于直接测量法是通过测量破损区域附近有限数量个网格,且均为已出现了破裂的网格或是形变量还未达到破裂的网格,故存在不可避免的测量误差.已破裂网格的应变比极限网格的应变要大,而未破裂的网格则很难判断刚好达到应变极限.所以直接测量得到的应变极限较为分散,安全区和破裂区的界限不易区分出来,从实际的成形结果分析,若要得到最大形变的成形件,则并不能作为良好的依据.拟合得到的曲线连续而光滑,应变数据点比破裂点低,同时比未破裂点高,更符合实际情况.在安全系数要求较高的板料成形中,应用拟合得到的F L C 更为安全可靠.图１２㊀直接测量法与拟合的对比F i g ．１２㊀C o m pa r i s o no f d i r e c tm e a s u r e m e n t a n d i n t e r po l a t i o n ３㊀超声振动对成形极限曲线的改善在前述的常温静态试验研究的基础上,本文进一步针对不同功率和频率超声振动下的１０６０铝板的S P I F 性能进行了对比试验研究,采用表４中的５种功率和频率数据,以成形力为监测指标,分析了超声振动功率和频率对铝板成形性能的影响.表４㊀超声波振动参数数据T a b ．４㊀D a t a o f u l t r a s o u n d v i b r a t i o n p a r a m e t e r s序号频率(k H z )功率(W )序号频率(k H z )功率(W )１１５８０４３０１４０２２０１００５３５１６０３２５１２０５６９ 铝板数控单点渐进成形的成形极限曲线研究侯晓莉㊀李㊀言㊀杨明顺等Copyright©博看网 . All Rights Reserved.㊀㊀依据本课题组前期的研究成果[２３],当频率一定时,随着功率从８０~１２０W 的增大,成形力呈减小趋势,之后随着功率从１２０~１６０W 的继续增大,成形力又呈现增大的趋势,当功率为１２０W时,成形力最小;而当功率一定时,随着超声振动频率从１５~２５k H z 的提高,板料的成形力逐渐减小,当频率从２５~３５k H z 继续提高,其成形力又逐渐增大,当频率为２５k H z 时,成形力最小.由此可知,当频率为２５k H z ㊁功率为１２０W 时,１０６０铝板的成形效果最好.利用静态S P I F 技术成形一圆锥台件直至发生破损,同时利用超声波参数为频率２５k H z ㊁功率１２０W 的数控S P I F 技术使同一圆锥台件发生破损,并将两者破裂时的应变极限曲线进行了对比,以说明超声振动对S P I F 极限的影响.试验和分析所得静态以及外加超声振动后的板料成形极限应变的对比如图１３所示.图１３㊀静态与超声极限应变对比F i g ．１３㊀C o m pa r i s o no f s t a t i c a n du l t r a s o u n d l i m i t s t r a i n 从图１３中可以看出,在理想振型参数的作用下,１０６０铝板超声数控S P I F 的塑性应变极限较静态条件下有所提高,提高幅度在１１％左右.在该振动功率下,由于超声能量的输入,促进了铝板位错运动,对铝薄板滑移系开动有影响,使塑性变形更易进行,因此,铝板的屈服强度有所降低.当超声振动的能量刚好能对滑移系有促进作用时,薄铝板的应变极限就会有一定程度的提高.４㊀结论(１)１０６０铝板在单点渐进成形(S P I F )技术作用下的形变量处于毫米级,且成形制件为空间曲面件,因此采用拓印法能够将空间变形问题转化成可测的平面变形问题,并利用I S M ＧP M ２００S 数码显微镜测量破裂区域的拓印带以获取制件的成形极限.经实践证实,该方法具有一定的可行性和实用性.(２)因直接测量的离散数据存在不可避免的测量误差,故本文提出了基于插值曲线和多项式拟合的数据优化处理方法.对拟合优化后的１０６０铝板成形极限曲线(F L C )进行了分析,得到了该材料制件在S P I F 技术下的破裂区和安全区以及制件破裂区域的应变分布,实现了制件破裂的预测和控制.(３)为进一步提高１０６０铝板的成形极限,将超声波振动赋予到成形工具头上,以改善材料的流变机理和组织演化机制.通过试验对比研究了超声振动辅助下与传统渐进成形下的F L C ,试验结果表明,当频率为２５k H z ㊁功率为１２０W 时,１０６０铝板料制件的成形极限得到了明显的提高.参考文献:[１]㊀曹宇,高锦张,贾俐俐．渐进成形圆孔翻边变形区厚度减薄现象的模拟研究[J ]．锻压技术,２０１５,４０(２):５２Ｇ５９．C A O Y u ,G A OJ i n z h a n g,J I AL i l i ．N u m e r i c a l S i m Ｇu l a t i o n f o rT h i c k n e s sT h i n n i n g ofD e f o r m a t i o nZ o n e o nH o l e Ｇf l a n g i n g b y I n c r e m e n t a l F o r m i n g [J ]．F o r gＧi n g &S t a m p i n g T e c h n o l o g y,２０１５,４０(２):５２Ｇ５９．[２]㊀A N D R A D E R ,S K U R T Y SO ,O S O R I O F ．D e v e l Ｇo pm e n t o f aN e w M e t h o dt oP r e d i c t t h e M a x i m u m S p r e a dF a c t o r f o r S h e a rT h i n n i n g D r o ps [J ]．J o u r n a l o fF o o dE n g i n e e r i n g,２０１５,１５７:７０Ｇ７６．[３]㊀M O R A L E S ＧP A L M AD ,V A L L E L L A N O C ,G A R C ÍA ＧL O M A SF J ．A s s e s s m e n t o f t h eE f f e c t o f t h eT h r o u gh Ｇt h i c k n e s s S t r a i n /S t r e s sG r a d i e n t o n t h eF o r m a b i l i t y o f S t r e t c h Ｇb e n d M e t a lS h e e t s [J ]．M a t e r i a l s &D e s i gn ,２０１３,５０(１７):７９８Ｇ８０９．[４]㊀S O E I R OJM C ,S I L V A C M A ,S I L V A M B ,e ta l ．R e v i s i t i n g t h eF o r m ab i l i t y L i m i t sb y F r ac t u r e i n S h e e tM e t a l F o r m i n g[J ]．J o u r n a l o fM a t e r i a l sP r o Ｇc e s s i n g T e c h n o l o g y,２０１５,２１７:１８４Ｇ１９２．[５]㊀P A R K N ,HUH H ,L I M SJ ,e t a l ．F a c t u r e Ｇb a s e dF o r m i n g L i m i tC r i t e r i a f o rA n i s o t r o pi c M a t e r i a l s i n S h e e t M e t a lF o r m i n g [J ]．I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo f P l a s t i c i t y,２０１７,９６:１Ｇ３５．[６]㊀S I MO N E T T IOP ,R AMA NSV．S t r a i n i n g to J u s Ｇt i f y S t r a i nM e a s u r e m e n t [J ]．J a c c Ｇc a r d i o v a s c u l a r I m Ｇa g i n g ,２０１０,３(２):１５２Ｇ１５４．[７]㊀陈劫实,周贤宾．板料成形极限预测新判据[J ]．机械工程学报,２００９,４５(４):６４Ｇ６９．C H E NJ i e s h i ,Z HO U X i a n b i n ．N e wF o r m i n g L i m i t P r e d i c t i o nC r i t e r i o nf o rS h e e tM e t a l s [J ]．J o u r n a l o f M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ,２００９,４５(４):６４Ｇ６９．[８]㊀王进,姜虎森,陶龙,等．板料渐进成形极限图测试方法研究[J ]．锻压技术,２０１３,３８(２):３４Ｇ３６．WA N G J i n ,J I A N G H u s e n ,T A O L o n g,e ta l ．S t u d y o nE x p e r i m e n t a lM e t h o d o fM e a s u r i n g Fo r m Ｇi n g L i m i t D i a g r a m i nI n c r e m e n t a lS h e e t F o r m i n g６６９ 中国机械工程第３１卷第８期２０２０年４月下半月Copyright©博看网 . All Rights Reserved.[J]．F o r g i n g&S t a m p i n g T e c h n o l o g y,２０１３,３８(２):３４Ｇ３６．[９]㊀王华毕,桑文刚,魏目青．金属板料单点渐进成形性能的研究[J]．机械设计与制造,２０１７(１):１０８Ｇ１１１．WA N G H u a b i,S A N G W e n g a n g,W E IM u q i n g．R eＧs e a r c ho fS h e e t M e t a lB a s e do nS i n g l eP o i n t I n c r eＧm e n t a l F o r m a b i l i t y[J]．M a c h i n e r y D e s i g n&M a n uＧf a c t u r e,２０１７(１):１０８Ｇ１１１．[１０]㊀S HAM S A R I M,M I R N I A M J,E L Y A S I M,e ta l．F o r m ab i l i t y I m p r o v e m e n t i nS i n g l eP o i n t I nc r eＧm e n t a l F o r m i n g o fT r u n c a t e dC o n eU s i n g aT w oＧs t a g eH y b r i dD e f o r m a t i o nS t r a t e g y[J]．I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a l o f A d v a n c e d M a n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y,２０１７,９:１Ｇ１２．[１１]㊀Z HA N GZ,Z HA N G H,S H IY,e t a l．S p r i n g b a c k R e d u c t i o n b y A n n e a l i n g f o r I n c r e m e n t a l S h e e tF o r m i n g[J]．P r o c e d i a M a n u f a c t u r i n g,２０１６,５:６９６Ｇ７０６．[１２]㊀J AWA L EK,D U A R T EJ F,R E I SA,e t a l．C h a rＧa c t e r i z i n g F r a c t u r eF o r m i n g L i m i t a n dS h e a rF r a cＧt u r eR o r m i n g L i m i t f o rS h e e t M e t a l s[J]．J o u r n a lo f M a t e r i a l sP r o c e s s i n g T e c h n o l o g y,２０１８,２５５:８８６Ｇ８９７．[１３]㊀龚航,黄亮,李建军,等．大型铝合金曲面件在电磁渐进成形首次放电条件下的起皱行为研究[J]．中国材料进展,２０１６,３５(４):２８４Ｇ２９１．G O N G H a n g,HU A N G L i a n g,L I J i a n j u n,e t a l．R e s e a r c ho n W r i n k l i n g B e h a v i o r o fL a r g eA l u m i nＧi u m A l l o y C u r v e d P a r t s u n d e rt h e C o n d i t i o n o fF i r s t D i s c h a r g e o f E l e c t r o m a g n e t i c P r o g r e s s i v eF o r m i n g[J]．C h i n e s e M a t e r i a lP r o g r e s s,２０１６,３５(４):２８４Ｇ２９１．[１４]㊀C U IX i a o h u i,MO J i a n h u a,L I J i a n j u n,e t a l．L a r g eＧs c a l eS h e e tD e f o r m a t i o nP r o c e s sb y E l e c t r oＧm a g n e t i c I n c r e m e n t a l F o r m i n g C o m b i n e d w i t hS t r e t c hF o r m i n g[J]．J o u r n a l o fM a t e r i a l sP r o c e s sＧi n g T e c h n o l o g y,２０１６,２３７:１３９Ｇ１５４．[１５]㊀李小强,董红瑞,张永生,等．板材数控热渐进成形工艺研究进展[J]．塑性工程学报,２０１８,２５(５):８７Ｇ９８．L IX i a o q i a n g,D O N G H o n g r u i,Z HA N G Y o n g s hＧe n g,e t a l．R e v i e wo fH o t I n c r e m e n t a l S h e e t F o r mＧi n g P r o c e s s[J]．J o u r n a l o fP l a s t i c i t y E n g i n e e r i n g,２０１８,２５(５):８７Ｇ９８．[１６]㊀赵升吨,李泳峄,范淑琴．超声振动塑性加工技术的现状分析[J]．中国机械工程,２０１３,２４(６):８３５Ｇ８４０．Z HA OS h e n g d u n,L IY o n g y i,F A NS h u q i n．A n a lＧy s i so fP r e s e n tS i t u a t i o no f U l t r a s o n i c V i b r a t i o nP l a s t i c i t y M a c h i n i n g T e c h n o l o g y[J]．C h i n a M eＧc h a n i c a l E n g i n e e r i n g,２０１３,２４(６):８３５Ｇ８４０．[１７]㊀柏朗,李言,杨明顺,等．超声振动Ｇ单点增量复合成形过程中成形力的分析与建模[J]．机械工程学报,２０１９,５５(２):４２Ｇ５０．B A IL a n g,L IY a n,Y A N G M i n g s h u n,e t a l．A n aＧl y t i c a lM o d e l o fU l t r a s o n i cV i b r a t i o nS i n g l eP o i n tI n c r e m e n t a l F o r m i n g F o r c e[J]．J o u r n a l o fM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g,２０１９,５５(２):４２Ｇ５０．[１８]㊀L A N G E N E C K E RB．E f f e c t s o fU l t r a s o u n do nD eＧf o r m a t i o n C h a r a c t e r i s t i c s o f M e t a l s[J]．I E E ET r a n s a c t i o n so n S o n i c s&U l t r a s o n i c s,１９６６,１３(１):１Ｇ８．[１９]㊀A N D R A D ER,S K U R T Y SO,O S O R I OF．D e v e lＧo p m e n t o f aN e w M e t h o d t oP r e d i c t t h eM a x i m u mS p r e a dF a c t o r f o rS h e a rT h i n n i n g D r o p s[J]．J o u rＧn a l o fF o o dE n g i n e e r i n g,２０１５,１５７:７０Ｇ７６．[２０]㊀祁爽,蔡力勋,包陈,等．基于应力三轴度的材料颈缩和破断行为分析[J]．机械强度,２０１５,３７(６):１１５２Ｇ１１５８．Q I S h u a n g,C A IL i x u n,B A O C h e n,e ta l．S t u d yo nN e c k i n g a n dF r a c t u r e o f D u c t i l eM a t e r i a l s B a s e do nS t r e s s T r i a x i a l i t y[J]．J o u r n a lo f M e c h a n i c a lS t r e n g t h,２０１５,３７(６):１１５２Ｇ１１５８．[２１]㊀S O T O G,F O N T B O N AJ,C O R T E ZR,e t a l．A n O n l i n eT w oＧs t a g e A d a p t i v e A l g o r i t h m f o rS t r a i nP r o f i l eE s t i m a t i o n f r o m N o i s y a n dA b r u p t l y C h a nＧg i n g B O T D R D a t aa n d A p p l i c a t i o nt o U n d e r g r o u n dM i n e s[J]．M e a s u r e m e n t,２０１６,９２:３４０Ｇ３５１．[２２]㊀G U A N W S,H U A N G H X．A P r o p o s e dT e c h n i q u e t o A c q u i r e C a v i t y P r e s s u r e U s i n g a S u r f a c eS t r a i nS e n s o r d u r i n g I n j e c t i o nＧc o m p r e s s i o n M o l d i n g[J]．J o u r n a lo f M a n u f a c t u r i n g S c i e n c e&E n g i n e e r i n g,２０１３,１３５(２):０２１００３．[２３]㊀柏朗,李言,杨明顺,等．超声振动单点增量成形力研究[J]．机械科学与技术,２０１８,３７(２):２７０Ｇ２７５．B A IL a n g,L IY a n,Y A N G M i n g s h u n,e t a l．R eＧs e a r c ho nF o r m i n g F o r c e i nS i n g l eP o i n t I n c r e m e nＧt a l F o r m i n g w i t hU l t r a s o n i cV i b r a t i o n[J]．M e c h a nＧi c a lS c i e n c ea n d T e c h n o l o g y f o r A e r o s p a c e E n g iＧn e e r i n g,２０１８,３７(２):２７０Ｇ２７５．(编辑㊀胡佳慧)作者简介:侯晓莉,女,１９７９年生,博士研究生.研究方向先进制造与现代加工技术及试验方法.发表论文１０余篇.EＧm a i l:x i aＧo l i h o u＠x a u t．e d u．c n.李㊀言(通信作者),男,１９６０年生,教授㊁博士研究生导师.研究方向为深孔加工㊁新型加工原理及成形技术.出版专著１部,发表论文３０余篇.EＧm a i l:j y x yＧl y＠x a u t．e d u．c n.７６９铝板数控单点渐进成形的成形极限曲线研究 侯晓莉㊀李㊀言㊀杨明顺等Copyright©博看网 . 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基于背板的双面数控渐进成形方法朱虎;肖冬选;姜在宽【摘要】为了解决双面数控渐进成形中板材件无支撑悬空区域存在变形的问题,提出一种背板辅助的双面数控渐进成形方法.该方法以背板对板材的支撑作用,抑制板材件非成形区的非理想变形,进而提高成形质量.研究了面向复杂板材件基于背板的双面数控渐进成形策略和对于一个给定待成形板材件标准模板库模型自动生成所需背板计算机辅助设计模型的算法.该算法根据板材件类型的不同,通过提取待成形板材件标准模板库模型的特征轮廓,采用顶点偏置方法生成出背板计算机辅助设计模型,并采用数值模拟和实际成形实验对所提背板辅助双面数控渐进成形方法进行了验证和评估.有限元分析和实验结果表明,双面数控渐进成形中背板的使用能够有效提高成形件的成形质量,具有可行性和可应用性.【期刊名称】《计算机集成制造系统》【年(卷),期】2019(025)001【总页数】13页(P90-102)【关键词】板材成形;双面数控渐进成形;背板;成形质量【作者】朱虎;肖冬选;姜在宽【作者单位】沈阳航空航天大学机电工程学院,辽宁沈阳110136;沈阳航空航天大学机电工程学院,辽宁沈阳110136;庆南大学机械自动化工学部,韩国昌原51767【正文语种】中文【中图分类】TH1641 问题的提出数控渐进成形技术是一种新型无模成形技术[1]，其成形原理是将待成形件的三维变形过程离散为二维层面上的逐点挤压累积效应，即工具头在成形轨迹的控制下，沿着模型轮廓对边缘固定的板材进行逐点逐层挤压[2]，最终成形出所需板材件的一种成形方式[3]。

数控渐进成形具有成形设备简单、成形力小、板材利用率高等优点[4]，尤其适用于小批量、多品种、个性化[5-6]板材类零件的成形加工和样件试制。

数控渐进成形在成形过程中时刻发生着局部塑性变形，其成形过程存在变形不稳定、成形件精度低、表面质量差等问题[7]。

支撑的使用能够在一定程度上提高成形件的质量和精度，因此数控渐进成形大都采用支撑[8-9]。

带有通气孔的数控渐进反向成形支撑自动生成朱虎;肖冬选【摘要】To solve the reaction force inference on forming quality and precision which was generated by continuously compressed air in sealed cavity that was formed between the sheet and support in the CNC incremental negative forming process,a method to automatically generate a support die with vents of triangular mesh model by sheet metal parts CAD model was proposed.The algorithm to calculate empty cavity volume and pressure of support die,to identify the number of concave part on complex sheet parts and to generate a vent in the location of right place automatically which in turn generates a support die with vents of triangular mesh model were introduced.The case studies showed that the proposed algorithm could automatically generate a support die with vents.Sheet forming experiments indicated that the formation of confined spaces in the forming process leaded to a bulge deformation or fractureon sheet parts,but the support die with vents could effectively solve the problems mentioned above.%为解决数控渐进反向成形过程中板材与支撑之间形成密闭空腔,腔内空气不断被压缩而产生的对板材的反作用力影响板材件成形质量和成形精度问题,提出一种可由待成形板材件的CAD模型自动生成带有通气孔特征的支撑体三角网格模型的方法.给出了计算支撑体空腔体积与空腔内压强的算法、自动识别复杂板材件凹部数量与位置的算法,及其在合适的位置生成通气孔进而生成带有通气孔的支撑体三角网格模型的算法.应用实例表明,所提算法能够自动生成带有通气孔的支撑体.成形实验表明,板材件成形过程中密闭空间的形成会导致成形件鼓包变形甚至破裂,而带有通气孔的支撑体能够有效地解决上述问题.【期刊名称】《计算机集成制造系统》【年(卷),期】2018(024)004【总页数】8页(P926-933)【关键词】板材成形;数控渐进成形;支撑体;密闭空间;通气孔【作者】朱虎;肖冬选【作者单位】沈阳航空航天大学机电工程学院,辽宁沈阳 110136;沈阳航空航天大学机电工程学院,辽宁沈阳 110136【正文语种】中文【中图分类】TH1640 引言金属板材数控渐进成形技术是一种新兴的柔性成形技术[1]，该技术将快速原型技术中的分层制造思想与塑性成形技术有机结合在一起，将复杂的三维模型离散为二维等高线层，使挤压工具头沿着等高线层轨迹以包络模型轮廓的方式进行逐层逐点挤压，最终成形出具有一定空间几何形状的钣金件[2-3]。

实验报告四实验目的：1.掌握Word表格的制作和计算2.掌握图形、图片的插入机图文混排操作3.掌握Word文档页面的设置4.掌握Word文档的分栏操作5.掌握页眉、页脚的添加和页码的插入方法实验内容：【实验1】在D盘新建一个以自己学号姓名(1015050108张双鹏)命名的文件夹。

点击office按钮的“另存为”，把当前实验报告存放到该文件夹中，文件名为“实验报告4-word文档排版和图形功能.docx”。

【实验2】将“实验报告4素材”中的“探索宇宙的奥秘.docx”复制到【实验1】所建文件夹中，打开“探索宇宙的奥秘.docx”，完成对其格式的设置，设置步骤如下：1.页面设置：设置纸张为16开，页的上下边距为：2.6厘米，左右边距为：3.2厘米；页眉设置为1.6厘米，页脚设置为1.8厘米；每页36行，每行30个字符。

2.正文第三自然段至末尾分为两栏。

3.正文第一段底纹为图案样式“10%”，橙色。

4.在正文第三、四段中间插入一个宽度为6.46厘米，高度为3.5厘米图片（图片在下载的实验4素材的文件夹中已提供），图片板式的环绕方式为“四周型”。

如样文所示。

5.设置正文第二段第一行“宇宙”二字“粗体、下划线”；添加脚注“宇宙：天地万物的总称”。

6.设置页眉：在页眉左端添加文字“行星、恒星和星系”，在页脚右端插入页码“第1页”。

7.设置艺术字：将第一行文字“探索宇宙的奥秘”设置为艺术字，选择第一行第三列的艺术字，字体为“黑体”，字号为“32”。

设置完后居中放置。

8.保存文档修改。

【实验3】在【实验1】所建文件夹中新建一个word空白文档，重命名为：“某某的简历.docx”（某某是自己的姓名，如“张三的简历.docx”）。

仿照下面的样文，设计一个美观大方的个人简历，要求如下：1.简历必须包含样文中的三页内容，即：封面、个人简历（表格）、附件-成绩，在成绩中使用公式计算自己的总成绩、平均成绩等。

2.同学们可以自由发挥，尽量将简历做的美观大方。

轴对称件三点渐进成形理论和实验研究彭伟;王玉槐;卢炎麟;王秋成;姜献峰【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)005【摘要】针对单点渐进成形精度不高的问题，从控制变形角度，提出一种围绕对顶主成形头设置对顶辅助工具头以缩小变形域、限制二次变形和回弹、有效提高成形精度的三点渐进成形新工艺。

为了寻找加工过程中塑性应变的变化规律以指导加工路径规划和成形工艺参数设计，基于轴对称件三点成形等高线加工轨迹的特点，提出并建立等效加工层模型。

利用力学方程和平面应变条件，求得加工层的等效虚拟应力应变。

研究结果表明：轴对称圆盘件成形的数值仿真和实验结果与理论解相一致，所建等效模型及理论分析的有效性和所提三点渐进成形控制变形及提高精度具有可行性。

%To improve the accuracy of single point incremental forming (SPIF), a new process called three opposite point incremental forming (TOPIF) with the main opposite forming tools and auxiliary opposite tools was presented. In this process, the auxiliary opposite tools located on the back and side of the main tools in the formed region were used to reduce the deformation area and restrict the secondary harmful deformation and springback. To obtain the rule of the plastic strain to guide the planning of tool path and the design of process parameters during forming, the equivalent model with contour layered was established based on the contour trajectory for the axisymmetric three-point forming. The equivalent virtual stress and strain were resolved by using the plane strainand mechanics equations. Taking the disk part as an example, the numerical simulation and experiment results show that the presented new process is practical for the disk part in TOPIF.【总页数】7页(P1641-1647)【作者】彭伟;王玉槐;卢炎麟;王秋成;姜献峰【作者单位】浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部&浙江省重点实验室，浙江杭州，310014;浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部&浙江省重点实验室，浙江杭州，310014; 杭州师范大学钱江学院，浙江杭州，310036;浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部&浙江省重点实验室，浙江杭州，310014;浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部&浙江省重点实验室，浙江杭州，310014;浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部&浙江省重点实验室，浙江杭州，310014【正文语种】中文【中图分类】TG386【相关文献】1.成形工艺参数对三维非轴对称零件旋压成形质量的影响 [J], 何艳斌;程秀全;夏琴香2.三维非轴对称零件旋压成形机床液压系统动态特性仿真与实验研究 [J], 潘东升;丘宏扬;夏琴香;陈松茂;程秀全3.双层板渐进成形对成形件表面质量和壁厚均匀性的影响 [J], 吴琦; 孔建非; 喻家俊; 王会廷4.轴对称件多道次数控点成形过程的理论分析 [J], 戴昆;苑世剑;王仲仁;方漪5.“三维非轴对称零件旋压成形理论、方法、工艺和设备研究及应用”通过成果鉴定 [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。