三维自由弯曲成形技术及在航空制造业中的潜在应用

三维自由弯曲成形技术作为金属塑性成形领域近年来一项重要的技术创新,能够实现管材、型材、线材在各种弯曲半径条件下的精确成形,对传统弯曲成形技术带来了巨大的挑战。从三维自由弯曲成形技术的基本原理入手,对三轴、五轴以及基于并联机构的六轴自由弯曲系统的技术优势、关键工艺参数与成形缺陷、相关技术及装备研究进展情况等进行了系统介绍,并对其在航空复杂弯曲构件制造领域的应用前景进行了分析和展望。

复杂空间弯管三维自由弯曲成形有限元模拟及试验

目的以一复杂空间弯管为例,开展三维自由弯曲成形实验研究。方法首先提出三维自由弯曲成形工艺解析方法,然后通过有限元模拟与实际试验相结合的方法进行研究。结果有限元模拟所得到的弯管与CAD模型相比,弯曲半径偏差值不超过2%,吻合度较高。实际成形出的弯管与CAD模型对比显示,第1个弯曲段的实际弯曲半径为118 mm,设计值为120 mm,实际值与设计值偏差1.67%;第2个弯曲段的实际弯曲半径为133 mm,设计值为130 mm,实际值与设计值偏差2.30%,2个弯曲半径的偏差值均不超过3%。结论验证了三维自由弯曲成形工艺解析方法的可靠性,有限元模拟较好地指导了实际成形试验。

实心铝型材三维自由弯曲成形技术研究

高速动车组车体大量采用三维铝合金挤压实心型材,结构复杂、尺寸精度要求高,给制造带来极大的挑战。近几年三维自由弯曲成形技术作为一种新型柔性成形技术,在航空、汽车和军工领域具有复杂空间轴线、异形截面空心构件的成形方面得到广泛的应用,发挥了重要的作用。通过开展高速动车组实心铝合金挤压型材三维成形技术研究,证明了该技术可以同时满足空心、实心复杂空间轴线及异形截面铝合金挤压型材构件三维精确成形要求。

填充不同材料条件下管材三维自由弯曲变形行为研究

目的研究三维自由弯曲过程中,不同填充材料对管材成形性能的影响,比较不同填充材料的影响效果。方法建立相关力学模型,分析比较固体填充物以及柔性填充物对成形质量不同的影响机理,并基于ABAQUS有限元仿真软件,对成形过程进行数值模拟分析。结果与填充PU棒时成形结果相比,当填充SS304钢珠时,管材具有更好的成形性以及更小的厚度变化率,同时,当内部填充材料时,管材椭圆率均会降低,且当填充材料为SS304钢珠时,椭圆度最低可达2.6%。结论将三维自由弯曲技术与填充成形技术相结合,可以有效提高管材成形性能,并且固体填充物要好于柔性填充物,有限元模拟及实验验证了模型的正确性。