椭圆异型挤压塑性成形映射理论及模腔优化解析

针对金属椭圆异型挤压塑性成形及模腔优化的理论课题,应用复变共形映射数学研究成果,利用奇偶点相互迭代的三角插值法和法线收敛法,将三维金属异型挤压塑性成形问题转化为二维轴对称成形问题,求解异型挤压模腔曲面函数,建立映射函数解析方法,推导椭圆异型材挤压金属塑性成形连续流动场和应变速度场的数学解析式,并应用金属塑性成形能量极值原理,进行异型材挤压模腔参数的优化,同时为精密快速地实现挤压模腔的CAD/CAM一体化目标提供技术支持。

精密金属异型挤压塑性成形共形上限解及模腔优化

针对异型材精密挤压塑性成形及模腔建模理论的焦点课题,借助共形映射理论和金属塑性成形理论成果,将异型材截面域的金属挤压三维塑性流动转化为二维轴对称成形问题,建立了金属异型塑性流动的流函数、应变速度场和模具模腔等数学解析模型。应用能量上限原理,以含有对称轴叶形和六边形截面域的挤压型材模腔为例,求解了模腔优化参数,使优化模腔曲面的CAD/CAM一体化技术目标成为可能。

基于仿射变换的压气机树脂叶片模腔优化方法

树脂叶片出模后由于内应力的释放易导致其出现弯扭变形,为此在模具设计过程中必须对叶片变形进行补偿。点到点的变形补偿方式广泛应用于模具型腔优化设计流程,涉及2个主要问题:对应点的搜索及变形的表征。常用的基于迭代最近点(ICP)算法的对应点搜索方法无法处理较大变形或者是非刚体的情况;同时,基于离散矢量的变形表征方式容易出现局部重构变形。针对上述两问题,论文提出并研究了一种基于仿射配准的模具型腔反变形优化方法,并建立了与之对应的变形补偿模型。通过仿射变换消除非刚体的影响,同时将变形量表征为光滑的空间变换矩阵,实现了变形的精确补偿。仿真实验结果表明文中方法可以有效减小树脂叶片的弯扭变形,其中叶片最大变形量已由优化前的2.336 0 mm降低至0.168 9 mm;二维偏差平均值已由0.496 2 mm降低至0.056 8 mm,减小了88.6%。

椭圆异型材挤压及模腔共形优化

针对金属椭圆异型挤压塑性成型及模腔优化的理论课题,应用复变共形映射数学研究成果,利用奇偶点相互迭代的三角插值法和法线收敛法,将三维金属异型材挤压塑性成型问题转化为二维轴对称成型问题,求解异型挤压模腔曲面函数,建立映射函数解析方法,推导椭圆异型材挤压金属塑性成型连续流动场和应变速度场的数学解析式,并应用金属塑性成型能量极值原理,进行异型材挤压模腔参数的优化,同时为精密快速地实现挤压模腔的CAD/CAM一体化目标提供技术支持。

压气机叶片辊轧模具型腔前滑补偿方法

辊轧模腔是叶片无余量辊轧成形的关键,然而压气机叶片辊轧成形过程中存在前滑现象,造成叶片沿辊轧方向精度偏差,需要在模具型腔设计过程中补偿前滑量,以实现叶片沿积叠高度的精确成形。针对叶片辊轧前滑现象,本文提出并研究了基于辊轧前滑补偿的压气机叶片辊轧模具型腔优化设计方法。首先,在分析前滑成因及叶片截面前滑表征模型的基础上,研究了前滑补偿机理并建立了前滑补偿模型,即型腔中心角与叶片积叠高度的对应关系。在此基础上,通过提取表征叶片的工艺模型截面线族,顺次计算截面前滑值并基于前滑补偿模型对辊轧模具型腔中心角进行修正。然后,基于修正后的型腔中心角,建立叶片工艺模型截面线族到型腔截面线族的空间扇态映射法则并进行截面线映射变换,进而基于型腔截面线重构了基于前滑补偿的叶片辊轧模具型腔。最后,通过高置信度数值计算方法比较了前滑补偿模腔和直接空间几何映射模腔辊轧成形叶片的积叠高度。结果表明,优化后的模具型腔能够有效提高叶片积叠轴方向上的成形精度。