论文部分内容阅读
滚弯成形作为一种轻量化整体结构的弯曲成形工艺,在减轻重量的同时能够提高结构的强度,近年来被广泛用于飞机、汽车、造船等领域。在过去的研究中,对板料的滚弯成形研究已经比较深入,而关于型材特别是非对称截面型材的滚弯成形研究还有待进一步发展。为解决某大型客机在非对称截面铝锂合金型材在滚弯成形时面临的工艺问题,本文以2099-T83铝锂合金非对称截面挤压型材零件为研究对象,研究其滚弯成形的工艺,通过力学性能测定、化学成分分析、以及金相组织观察对2099-T83铝锂合金的性能进行了分析。结合理论分析、有限元仿真和试验研究三个方面就非对称截面型材的四轴滚弯工艺过程作了如下研究:基于塑性成形理论及试验研究,构建了2099-T83铝锂合金材料应力应变本构模型。基于弯曲成形理论,对型材的几何特征参数(抗弯和抗扭截面系数,理论弯曲半径,极限弯曲半径等)进行了分析计算,对滚弯成形的回弹进行了理论推导。借助大型非线性有限元软件ABAQUS对三种不同截面的型材建立相应的四轴滚弯有限元模型。分析了滚弯过程中的应力应变规律,滚弯过程中缺陷的形因等。针对不同截面的型材在滚弯过程中的缺陷,提出了添加刚性滚轮支承和聚氨酯填料改善截面畸变的方法,分析得出硬度为邵氏80A的聚氨酯填料是改善截面畸变的合适方案;通过设置合理的滚轮间隙改善型材失稳起皱的缺陷;型材的弯曲扭转变形问题通过施加相应的边界条件得以改善。最后分析了上滚轮压下量、左右滚轮间距和滚弯次数等对型材的回弹影响。根据优化的工艺参数,进行了型材的变曲率滚弯成形模拟。利用MC4P431IAS型三维四辊数控型材滚弯机对三种截面的型材进行了滚弯成形的试验研究。结果表明:通过理论分析、有限元仿真得出的结果与实际试验得到的结果有较好的一致性。本文的研究成果对复杂截面铝锂合金型材滚弯成形工艺的实施具有重要的参考价值。