板材柔性拉伸成形工艺及装备_工业技术

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前言

蒙皮是飞机的外形零件，其表面光顺度和形状精度直接影响着飞机的飞行性能，因此引起了对蒙皮制造质量的关注。拉形机是蒙皮成形的关键设备，目前国内使用的拉形机多从国外进

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第1章　绪论

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1.1　引言

板料成形是制造业的主要组成部分，其发展与航空航天、造船、汽车等工业领域的发展息息相关。此外，板料成形还被广泛地应用于交通运输、压力容器、仪表家电、建筑、医疗等领

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1.2　研究背景

蒙皮是飞机的外形零件，飞机在飞行过程中直接与气流接触，其表面光顺度和形状精度直接影响着飞机的飞行性能［2］。蒙皮成形工艺众多，常用的有弯曲成形、拉深成形、橡皮成

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1.3　传统拉伸成形的研究现状

随着国内设计和制造水平的不断提高，一些研究机构与高校根据实际生产需要自行设计了一些蒙皮拉伸成形设备。20世纪六七十年代，北京航空制造工程研究所先后研制了ML-1

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1.4　离散化思想在板料成形中的应用

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1.4.1　引言

冲压成形［13］是塑性加工的主要成形方法，因具有生产效率高、操作方便、成形质量稳定、便于实现机械化和自动化等优点而广泛应用于汽车、拖拉机、电机、电器、仪表仪器和

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1.4.2　多点成形

多点成形［14］（multi-point forming）是指使用若干规则排列、高度可调的单元体代替传统整体模具，实现使用一套多点模具完成多个三维曲面加工的一种

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1.4.3　柔性卷板成形

卷板成形是一种依靠板料连续局部塑形变形完成零件制造的成形工艺，因具有易于实现机械化与自动化、高效率、成形质量高、能量利用率高、能实现绿色化生产等优点被广泛应用于

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1.4.4　柔性轧制成形

柔性轧制成形是一种新型的板料三维曲面连续成形方法，是多点成形与传统轧制成形的有机结合。图1.8为柔性轧制成形原理图。成形时通过控制工作辊的挠度和板料沿横向方向的

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1.4.5　柔性拉伸成形

拉伸成形因工艺简单、回弹小等优点被主要应用于航空航天领域中的大型蒙皮件的加工成形。随着对产品多样性和小批量需求的日益增加，使用传统拉伸成形会造成很大的模具制造及

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1.5　本书意义及主要研究内容

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1.5.1　本书意义

目前，我国蒙皮拉伸成形设备多为从国外引进的传统拉伸成形设备，造价昂贵，导致中小型企业无法接受，且成形效果不理想。在成形复杂曲面件时，由于设备的柔性较低，成形过程

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1.5.2　主要研究内容

本书的主要研究内容如下。（1）分析传统拉伸成形工艺过程及存在的问题；探讨柔性拉伸成形原理、设备构成，以及分析装置中弹性连接元件对成形结果的影响。（2）建立柔

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1.6　小结

本章探讨了柔性拉伸成形的研究背景、现状及意义，重点阐述了国内外基于离散化原理的板料柔性成形工艺，同时简要介绍了本书的主要研究内容及结论。(https://www

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第2章　柔性拉伸成形原理、过程及装备

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2.1　引言

拉伸成形因具有成形工艺简单、成形精度高等优点被应用于飞机蒙皮制造领域。近年来，随着对零件多样性与个性化需求的不断增加，传统拉伸成形工艺的劣势已愈见显著，亟须提高

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2.2　传统拉伸成形原理及特点

起初，提出拉伸成形工艺的目的在于提高弯曲成形工艺精度、解决小曲率蒙皮零件的难成形问题。鉴于拉伸成形具有工艺简单、成形精度高等优势，其应用范围已日渐广泛。图2.1

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2.3　柔性拉伸成形原理及技术效果

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2.3.1　成形原理

柔性拉伸成形基于柔性化制造理念，将离散化思想植入传统拉伸成形，其基本成形理念是使板料在平行于拉伸方向的任意一条金属纤维在成形过程中可以实现相对运动，以摆脱传统整

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2.3.2　成形过程力学分析

拉伸成形过程涉及板料的拉伸、弯曲变形，成形过程中的应力应变变化较为复杂。本节以单曲率蒙皮零件成形过程为例简要分析柔性拉伸成形过程中板料的力学行为，其中板料服从各

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2.3.3　自适应成形过程分析

柔性拉伸成形的自适应调节过程（自协调过程）包括两个方面：①根据板料在成形过程中加工硬化的差异性实现夹料机构运动（平移与转动）与板料变形的自适应调节，其目的在于提

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2.4　成形装置

柔性拉伸成形机是用于板料三维曲面柔性拉伸成形的塑性加工设备，具有高柔性、低成本、易操作、节约原材料等优点，同时兼具横向拉伸和纵向拉伸功能，实现一机多用，可以完成

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2.5　设备特点

工作时，使用夹钳夹紧板料，在水平缸的作用下被拉伸至一定变形量，在水平缸、倾斜缸和垂直缸的共同作用下牵引夹钳移动，将板料紧密覆盖在模具上，完成蒙皮成形。每个夹钳各

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2.6　应用范围及前景

柔性拉伸成形目前已经在航空、高铁、现代建筑等领域取得了实际应用，实践证明该工艺可以实现球形曲面件、马鞍形曲面件，以及一些不规则曲面件的成形，成形零件如图2.12

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2.7　小结

本章详细探讨了柔性拉伸成形原理及设备特点，分析了拉伸成形过程中板料厚度截面上的应力应变演化过程，同时研究了其自适应成形过程，最后探讨了柔性拉伸成形装置组成及应用

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第3章　柔性拉伸成形有限元模型

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3.1　引言

有限元分析法起源于20世纪40年代提出的结构力学中的矩阵算法。随着计算机技术的飞速发展和有限元理论的不断完善，有限元分析法在工业中的应用也更加广泛，人们对其的关

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3.2　动力显式算法

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《板材柔性拉伸成形工艺及装备》简介

前言

目录

第1章　绪论

1.1　引言

1.2　研究背景

1.3　传统拉伸成形的研究现状

1.4　离散化思想在板料成形中的应用

1.4.1　引言

1.4.2　多点成形

1.4.3　柔性卷板成形

1.4.4　柔性轧制成形

1.4.5　柔性拉伸成形

1.5　本书意义及主要研究内容

1.5.1　本书意义

1.5.2　主要研究内容

1.6　小结

第2章　柔性拉伸成形原理、过程及装备

2.1　引言

2.2　传统拉伸成形原理及特点

2.3　柔性拉伸成形原理及技术效果

2.3.1　成形原理

2.3.2　成形过程力学分析

2.3.3　自适应成形过程分析

2.4　成形装置

2.5　设备特点

2.6　应用范围及前景

2.7　小结

第3章　柔性拉伸成形有限元模型

3.1　引言

3.2　动力显式算法