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第7章 沖壓及薄板液壓成形的案例分析： 7.1。案例1：精密反射板的液壓成形 7.1.1。問(wèn)題陳述 為了空間通信，直徑為12m被稱為平方公里陣列（SKA）的反射鏡/天線陣列被確定了三種方法制造?12米的反射鏡，即： （a） 鋁合金板組裝和一個(gè)鋼筋支撐的結(jié)構(gòu) （b） 復(fù)合材料制造形成的反光板 （c） 模具（超高頻- D）內(nèi)高壓成形的板材 在這些方法中，超高頻- D被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)的，并能產(chǎn)生所需的表面光潔度和精度，并且對(duì)高壓成形的小尺寸（?50寸）和大到（?12米）反射[Antsos2003]的有限元進(jìn)行了模擬與檢查。這一分析表明部分液壓成行后的回彈性較大。這導(dǎo)致維護(hù)最后反射剖面（圖0.2毫米的均方根（RMS）的耐受性是相當(dāng)困難的。（7.1）。這是關(guān)于確定最佳的模具或模具的幾何形狀，以減少所需內(nèi)高壓成形?12米的反射回彈得一項(xiàng)調(diào)查。 7.1.2。序列形成 目前生產(chǎn)的直徑30英寸較小的反射鏡如圖7.2 第1步：板材由于重力下垂 第2步：板料的頂部和底部之間模具的夾緊 第3步：脹形高端板材模具型腔 7.1.3。目標(biāo)和方法途徑 這項(xiàng)研究的具體目標(biāo)是： （a） 預(yù)測(cè)在反射?12米高壓成形回彈 （b） 確定影響反射器回彈的工具和材料參數(shù) （c） 通過(guò)反射的回彈補(bǔ)償估算模具/模具的幾何形狀 下面概述的是任務(wù) 任務(wù)1：確定使用雙軸片凸起材料AA3003 – O的性能測(cè)試 任務(wù)2：調(diào)查片材各向異性，一個(gè)?。?50英寸）內(nèi)高壓成形反射對(duì)回彈和變 薄的影響。 任務(wù)3：調(diào)查表模摩擦條件下的界面效應(yīng)在模具板下垂由于重力作用，以及變薄 和內(nèi)高壓成形反射模具回彈?12米的結(jié)構(gòu)。 任務(wù)4：估計(jì)?12米反射鏡最佳模具結(jié)構(gòu)，讓沿曲線長(zhǎng)度可以很容易地補(bǔ)償回 彈均勻分布 任務(wù)5：量化對(duì)細(xì)化和優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)板材厚度的影響 7.1.4。有限元（FE）仿真 使用單元進(jìn)行了利用商業(yè)有限元代碼PAMSTAMP2000對(duì)液壓成形過(guò)程模擬圖7.3顯示了在PAMSTAMP有限元模型等軸測(cè)視圖2000板殼單元。有限元模擬輸入條件列于表鋁AA3003- O獲得粘性壓力的測(cè)試。當(dāng)剛性空白是仿照彈塑性凸凹模的模板的有限元模擬。由于軸對(duì)稱變形和邊界條件只有四分之一的空白部分為模板根據(jù)庫(kù)侖摩擦定律的接口摩擦系數(shù)（μ）= 0.1的假設(shè)。對(duì)工作表上模夾緊進(jìn)行了模擬移動(dòng)，流體（或空氣）壓力是通過(guò)使用有限元軟件PAMSTAMP的'Aquadraw'。 7.1.5.內(nèi)高壓成形材料 各向異性反射板對(duì)回彈和變薄分配一個(gè)小尺寸（?50寸）有限元進(jìn)行了兩個(gè)為形成?50英寸直徑的反射板的各向異性模擬。初始毛坯直徑= 57.5英寸（?一千四百六十毫米）。系數(shù)的各向異性三個(gè)方向（0 °，45°和90°）分別輸入到有限元模擬，以評(píng)估在形成反射的各向異性對(duì)厚度分布和回彈的影響，這些各向異性值選擇上，真正形成條件是可以仿效的。然而，他們不反映??鋁合金3003- O的（圖7.4）的實(shí)際值準(zhǔn)確的各向異性值鋁合金3003- O的需要從拉伸試驗(yàn)確定。希爾的標(biāo)準(zhǔn)是1948年的產(chǎn)量用來(lái)代表在有限元模擬板材各向異性 圖7.4：沿軋制方向（0°），對(duì)角方向（45°）和橫向方向（90°）用有限元模擬塑性的變比 板材各向異性的影響中形成的細(xì)化反射分布： 即使形成了各向異性材料特性被用來(lái)描述了有限元模擬片材（圖7.5）。間伐比例并沒(méi)有明顯改變沿圓周的一部分，對(duì)材料性能各向同性和各向異性的有限元模擬說(shuō)明有限元模擬預(yù)計(jì)在高壓成形的一部分最大減薄了14％最大減薄觀測(cè)到是該地區(qū)靠近頂端的圓頂，但不是在圓頂?shù)捻旤c(diǎn)。由于壓應(yīng)力沿對(duì)社會(huì)形成的板材何處接觸到這些地點(diǎn)的模具表面徑向表行事不變，細(xì)化超過(guò)150毫米的中心曲線長(zhǎng)度。 材料各向異性的回彈 ——觀察更多的回彈有限元各向同性和各向異性模型相比，（圖7.6） ——對(duì)于各向異性的情況下，不同的回彈沿圓周的一部分。這種變化是由于回彈在沿軋制屈服應(yīng)力和橫向的滾動(dòng)方向的各向異性常數(shù)屈服準(zhǔn)則中引入了變異 圖7.5：有限元模擬預(yù)測(cè)各向異性材料的稀疏分布插圖：圖為?50寸長(zhǎng)）的 反射曲線變形示意圖 圖7.6：各向異性板材有限元模擬形成?50英寸的反射回彈 7.1.6：?12米反射工藝參數(shù)和刀具幾何參數(shù)對(duì)回彈的影響 高壓成形?12米的反射鏡有限元模擬進(jìn)行了使用代碼PAMSTAMP2G到研究了工藝參數(shù)，即以下效果： （a） 由于模具其自身重量導(dǎo)致下垂 （b）片材和模具界面摩擦條件 （c）模具的幾何形狀（法蘭角） 液壓成形零件的回彈： 圖7.7：為假定模具有限元模擬示意圖 表7.2：刀具幾何形狀在模擬中使用 ?12米天線模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在圖7.7和表7.2顯示了以目前的模具成型制造中使用更小的反射器為基礎(chǔ)內(nèi)高壓成形有限元天線進(jìn)行的模擬三個(gè)階段。在第一階段，該表將死腔由于其本身重量的重力下垂進(jìn)行模擬（重力模擬）。在第二階段，由被認(rèn)為是（夾緊模具板控股模擬）。第三階段，進(jìn)行回彈模擬后其次進(jìn)行內(nèi)高壓成形過(guò)程有限元模擬，表7.3顯示了有限元模擬矩陣，研究在?12米反射回彈（a）界面條件及（b）模具的幾何形狀的影響。三種不同的接口之間的表和法蘭在模具的幾何形狀不同的角度摩擦條件和模具幾何形狀考慮對(duì)摩擦條件影響。 表7.3：有限元模擬矩陣來(lái)確定影響界面摩擦及模具幾何尺寸對(duì)回彈（法蘭角），并在?12m變薄形成反射 研究法蘭回彈影響的角度： 在與該模具的法蘭角的增加形成了部分回彈。在?12米反射器，Z軸方向的最小為10毫米，觀察回彈位移為30度角，而在Z法蘭?16毫米的法蘭60度角位移觀測(cè)方向?yàn)樽畲蠡貜棥? 回彈法蘭角在30 °形成的部分是非線性分布。這是很難修改模具，以補(bǔ)償非線性回彈。因此，這是傾向于選擇與模具結(jié)構(gòu)法蘭角45度回彈的變化曲線長(zhǎng)度，并且可以很容易地補(bǔ)償上模具幾何形狀。 隨著75 °法蘭角，徑向回彈比其他法蘭角較?。?0°，45°和60°）。因此，在模具上的選擇75 °法蘭角，被認(rèn)為是形成和薄鋼板厚度0.25英寸?12米的最佳反射 圖7.8：比較Z位移在換用不同的角度法蘭液壓成形零件回彈的模具結(jié)構(gòu)（初始板材厚度=0.25英寸） 圖7.9：在換用不同的角度法蘭液壓成形模具結(jié)構(gòu)部分（初始板厚=0.25英寸） 比較回彈的徑向位移。 在最后的反射回彈中工具之間摩擦片的影響: 圖7.10顯示了與法蘭不同的摩擦角為60度的條件反射形成的細(xì)化比較，細(xì)化在不改變摩擦條件的顯著變化。 在液壓成形，片自由凸起（統(tǒng)一拉伸）到上模腔，并逐漸從外圍向中心接觸到上模，表是夾在邊緣以避免在高壓成形過(guò)程中的任何物質(zhì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)入體腔。 因?yàn)?，不存在?fù)債表和上模之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，效果對(duì)形成中的一部分變薄摩擦是微不足道的。 圖7.10：預(yù)測(cè)不同回彈的?12米法蘭角60°（初始板材厚度=0.25英寸）反射界面摩擦條件比較。 7.1.7。摘要和結(jié)論 在這項(xiàng)研究中，有限元（FE）板材液壓成形與模具（超高頻- D）的?50英寸和?12米的反射進(jìn)行了使用商業(yè)有限元程序PAMSTAMP2G/PAMSTAMP2000年的模擬過(guò)程： （a） 對(duì)制造的超高頻三維?12米反射鏡的可行性論證 （b） 預(yù)測(cè)在高壓成形過(guò)程?12米后反射鏡的回彈 （c） 確定的工藝參數(shù)影響/材料特性（即各向異性片材，板材初始厚度，界面摩擦條件下，重力和模具的幾何尺寸對(duì)回彈）形成的反射器 （d） (d) 計(jì)算在回彈形成的反射可以很容易地通過(guò)修改模具的補(bǔ)償?shù)囊粋€(gè)幾何尺寸。 這項(xiàng)研究得出的結(jié)論是： 形成反射超高頻- D的可行性過(guò)程：通過(guò)有限元模擬，用模具（超高頻- D）的內(nèi)高壓成形過(guò)程中形成大的反光板使用的可行性證明。有一個(gè)表面精度要求0.2毫米的RMS上的內(nèi)形成反射朗讀，在超高頻- D過(guò)程是有厚度的變化而變形， 還有的由于殘留在反射形成的反射回彈應(yīng)力，因此，為了獲得所需的關(guān)于最終形成準(zhǔn)確地表反射剖面，對(duì)模具/模具幾何體必須進(jìn)行修改。因此需要在設(shè)計(jì)上與Z軸方向高硬度模具結(jié)構(gòu)，盡量慎重考慮減少上層偏轉(zhuǎn)死于高勢(shì)力。觀察附近的頂點(diǎn)?12米天它是很好的資產(chǎn)負(fù)債表內(nèi)的材料最高為14％，變薄，線 斷裂極限為AA3003 – O。 影響工具之間的摩擦片：工藝條件，即下垂的空白由于重力作用，模具的幾何形狀（法蘭角）和初始板厚影響了部分形成的細(xì)化。然而，在部分變薄分布發(fā)生的變化僅± 2％，有限元模擬關(guān)于在液壓成形零件變薄界面摩擦條件的影響被認(rèn)為是微不足道的。 各向異性對(duì)板料回彈的影響：由于AA 3003 – O為非各向異性數(shù)據(jù)，假設(shè)的數(shù)據(jù)被用來(lái)量化回彈各向異性的影響，在板材各向異性導(dǎo)致圓周的一部分非均勻回彈。因此，需要考慮材料的各向異性估計(jì)和補(bǔ)償在模具的幾何形狀的回彈，回彈是受a）板材各向異性，B）初始板厚，C）下垂的空白，由于重力和d）模具的幾何形狀的相互影響。 模法蘭角對(duì)回彈的影響：入模腔片材下垂導(dǎo)致更多的物質(zhì)流入模腔，從而減少了減薄形成的部分，增加成型后的回彈。因此，模具的幾何形狀（法蘭角）顯著影響了內(nèi)高壓成形零件的回彈。高等法蘭角允許在空白以及在初始階段的夾緊下垂更多的物質(zhì)流進(jìn)模腔，因此，較大的模具幾何法蘭角導(dǎo)致更多的回彈。 然而，更大的法蘭角導(dǎo)致回彈更加均勻分布，這是可取的。統(tǒng)一回彈可以更容易地通過(guò)修改模具幾何尺寸進(jìn)行補(bǔ)償。其中模具幾何尺寸（法蘭角）在本研究中考慮，75°法蘭角的發(fā)現(xiàn)使得了初步板材厚度6.35毫米（0.25英寸）的材料回彈分布均勻。 板材厚度對(duì)回彈的影響：對(duì)于較大的法蘭角，入模腔更多的物質(zhì)流。此外，小薄床單的抗彎曲和更容易流動(dòng)到模具型腔。太多的材料進(jìn)入模腔流導(dǎo)致皺紋和折疊。 - 模具結(jié)構(gòu)的“最佳“回彈補(bǔ)償：較低的值幾何模法蘭角（30°，45°和60 °）導(dǎo)致了非均勻回彈這是很難彌補(bǔ)。高等法蘭角導(dǎo)致過(guò)度進(jìn)入模具型腔物質(zhì)流的重力及控股階段，從而導(dǎo)致皺紋和折疊。因此，“最優(yōu)“模具結(jié)構(gòu)（法蘭角）取決于初始片厚度，負(fù)債表和厚度的減小。據(jù)估計(jì)，在形成?12米反射鏡厚度為4.75毫米（0.185英寸）的初始表的“最佳“死幾何（法蘭角）將在60°?75 °。 顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音