基于创新成形技术的板产品设计.pdf

第! “卷 增刊 “ # # $年%月塑性工程学报!北京#!郎利辉!李!涛!周贤宾!b K ; E L J D K H J7 R. L 7 O : P J F 7 H“+ E 8 N 7 L I( H F W K L M F J [ !b K H D E L \#! A # # B = A # @郎利辉!4 D E F 8’8 E H I !N : E E 9 K O : 9 P H作者简介’郎利辉!男!! B % #年生!北京航空航天大学机械工程学院与自动化学院!教授!主要从事柔性介质成型技术和先进成型技术以及成型过程数字化的研究工作收稿日期’“ # # $ A # @ A “ “!!前!言(!“@)液力成形技术主要包括球形容器液力成形#板材充液成形和内高压成形技术“球形容器液力成形技术的研究主要集中在哈尔滨工业大学“近几年来!由于结构轻量化和结构整体化以及复合成形技术的需要!板材液力成形技术得到了长足的发展!在航空航天和国防等领域的许多产品采用了此种成形技术加工“板材液力成形技术现在主要应用于多品种少批量产品的生产中!可以成形复杂结构薄壁零件!图!为其一种典型方法的成形原理“辅以热介质!既可以提高室温下难成形材料的成形性!还可以获得常温下液力成形的各种优点““!基于板材液力成形的产品设计(“!%!=)板材液力成形有许多种成形方法!综合其有如下的优点’材料成形极限高$成形零件表面质量好!回弹小!成形精度高$可以成形复杂零件和复合结构零件如拼焊板零件和表面预处理的板材$成形零件壁厚均匀“板材液力成形的产品有许多种!图“为其中的一些典型零件!可以看出所成形零件结构比较复杂!图!!板材液力成形原理图E J F 7 H7 R J T KM T K K JT [ O L 7 R 7 L D F H I可以成形大型环形板材零件!并且可以进行复合成形!利用液力进行打孔“以液力成形技术为基础!一般还需要相应的后续加工!由于液力成形零件的精度较高!所以有助于后续加工的定位准确控制!成形的整体零件精度较高“图>为经过后续加工后的汽车前罩零件“对于一些中空零件产品!由于其截面差别较大!内部形状复杂!相对定位要求较严格!所以根据单板液力成形原理!提出了对胀成形方法!图@为采用此种方法成形的复杂零件“>!数值模拟技术在产品创新中的 应用(B“! !)!!随着各种计算方法的发展和成熟!有限元分析 技术得到了长足的发展“在板材成形有限元分析过图“!板材液力成形零件E!仿古车前罩“N!复杂零件“P!充液成形及液压打孔“O!大型环形板件- F I 9 “!/ 7 D K; E L J M R 7 L D K OS F J TJ T KM T K K JT [ O L 7 R 7 L D F H I图>!汽车前罩最终产品- F I 9 >!0 T K R F H E 8; L 7 O : P J7 R J T KP E L R L 7 H J A R K H O K L图@!对胀成形产品- F I 9 @!0 T K; E L J R 7 L D K OS F J TJ T K J S F H A N : 8 I F H I程中#主要有两种方法$动态显式和静态隐式%由于动态显式算法在计算非线性接触 E L F M 7 HN K J S K K HJ T KM F D : 8 E J K OE H OJ T KK U ; K L F D K H J E 8 L K M : 8 J M图C!焊接板坯液力成形数值模拟- F I 9 C!0 T KH : D K L F P E 8 M F D : 8 E J F 7 H7 R R 7 L D F H I7 R J T K J E F 8 7 LS K 8 O K ON 8 E H \@!针对特种板材温热成形技术的产品 创新’! ““! $(!!由于汽车 L 7 O : P JO K M F I HN E M K O7 HJ T KW F L J : E 8L K E 8 F J [P 7 D N F H K OS F J TJ T KM F D : 8 E J F 7 H温热成形技术具有针对性!由于此项技术具有成形极限高和表面质量好“成形零件精度高“可以成形复杂结构零件!受到了越来越多的重视#图=为温热柔性成形的产品!材料为镁合金$图B为热成形的钛合金零件!可以看出零件比较复杂!成形极限较高#图! #为超塑成形的钛合金零件!除了钛合金!铝合金也具有一定的超塑成形性能!是近年来的一个研究热点!许多基于超塑成形和温热成形概念的产品应运而生!结构也越来越复杂#图=!镁合金温热柔性成形产品- F I 9 =! X E I H K M F : DE 8 8 7 [R 7 L D K ON [S E L DT [ O L 7 R 7 L D F H I图B!热成形的钛合金零件- F I 9 B!0 F J E H F : DE 8 8 7 [N [T 7 J R 7 L D F H I$!结论与展望技术是产品设计的基础!创新是产品设计的核心!可以极大提高产品的一些关键性能!提高产品的价格!增强产品的竞争力#板材液力及温热成形技术由于应用产品背景明确!并且优点突出!已经图! #!超塑成形的钛合金高度控制器- F I 9 ! #!0 F J E H F : DE 8 8 7 [E J J F J : O KP 7 H J L 7 8 8 K L R 7 L D K ON [M : ; K L ; 8 E M J F P R 7 L D F H I引起了各行各业设计人员的重视!根据这些成形技术的特点!应用于各种薄壁结构零件的设计当中!已经取得了很好的社会和经济效益#将来随着应用背景的不断挖掘!越来越多的创新结构和产品将会基于这些技术出现#参考文献%! K L F D K H J E 8F H W K M J F I E J F 7 HF H J 7J T KT [ O L 7 D K P T E H F P E 8O K K ;O L E S F H IS F J T 7 : J EO L E SO F K: M F H IJ T K M J L 7 H IE H F AM 7 J L 7 ; F P D E J K L F E 8 M 9 1 b b ) 5 “ # # >!? 8 K O!/ 8 7 W K H F E!“ # # >!$ C%> L K M M : L KF H E H 9 + H H E 8 M 9 2 1 ) .!! B = %!> C!! B !“! B @%@ D K H J F HT [ O L 7 R 7 L D F H I J K P T H 7 8 7 I [ 9 L 7 P K M M F H I 9 ; 8 F P E J F 7 H7 RJ T K- 4E H E 8 [ M F MJ 7J T KT [ AO L 7 R 7 L D F H I7 RM T K K JD K J E 8; E F L M 9 4 : L 7 ; K E H2 7 H I L K M M7 H2 7 D ; : J E J F 7 H E 8 X K J T 7 O MF H + ; ; 8 F K O/ P F K H P K ME H O4 H I F H K K L F H I!? E L P K 8 7 H E!“ # # #!!“C“! “#!X. K J K L M! R K L J!2Z c E L O!2, K [ K H M 90 F J E AH F : DE 8 8 7 [ M R 7 LE K L 7 M ; E P KE ; ; 8 F P E J F 7 H M 9 + O W E H P K O4 H AI F H K K L F H IX E J K L F E 8 M!“ # # >!$$C% K L E J : L K P 7 H J L 7 8 J 7 F H P L K E M K J T KO K K ;O L E S E N F 8 F J [7 RE 8 : D F H : D! # $ #M T K K J 91 H J K L H E J F 7 H E 8 ; 8 F P E J F 7 H M7 RM : ; K L ; 8 E M J F PR 7 L D F H I 9 2 + -; 3 7 * %b +* 2 Y 4 ) 0 E L J D K H J7 R. L 7 O : P J F 7 H!+ E 8 N 7 L I( H F W K L M F J [!b K H D E L \%’ 4 7 - : , + - L 7 O : P J O K M F I H F M J T K F H H 7 W E J F 7 H 90 T K E O W E H P K O R 7 L D F H I J K P T H 7 8 7 I F K MH 7 J 7 H 8 [T K 8 ; J T K K H J K L ; L F M K J 7\ K K ;J T K\ H 7 S A T 7 S!N : J E 8 M 7M J L K H I J T K HJ T KP 7 D ; K J F J F 7 HE N F 8 F J [E H OE O OD 7 L KW E 8 : K J 7J T K; L 7 O : P J 9? K P E : M K7 R J T K F LD E H [E O W E H J E I K M!J T KM T K K JT [ O L 7 R 7 L D F H I!S E L DT [ O L 7 R 7 L D F IE H OT 7 J R 7 L D F H IT E W KN K K HE ; ; 8 F K OE H O F H W K M J F I E J K O F HJ T K; L 7 O : P J F 7 HR F K 8 O M7 R J T KE : AJ 7 D 7 J F W K!E K L 7 M ; E P KE H OE F L P L E R JK J P 9 9 0 T F M; E ; K L; L K M K H J ME H7 W K L E 8 8 F H J L 7 O : P J F 7 HJ 7J T K; L 7 O : P JO K M F I HN E M K O7 HJ T KE O W E H P K OR 7 L D F H IJ K P T H 7 8 7 I F K MD K H J F 7 H K OE N 7 W K 9- L 7 DJ T KW F K S ; 7 F H J 7 R J T KO F R R K L K H J; L 7 P K M M F H IE H OH : D K L F P E 8D K J T 7 O M!J T KP T E L E P J K L ME H OJ T KE ; ; 8 F P E J F 7 H7 R J T K M K R 7 L D F H IJ K P T H 7 8 7 I F K ME L KO F M P : M M K OE H OJ T K R : J : L KO K W K 8 7 ; D K H J F MO L E S H7 : J R F H E 8 8 [ 9> 3 ?= . : ; 7&; L 7 O : P JO K M F I H’M T K K JT [ O L 7 R 7 L D F H I’S E L DE H OT 7 J R 7 L D F H I’H : D K L F P E 8 M F D : 8 E J F 7 H!#!!增刊郎利辉 等&基于创新成形技术的板产品设计。