题目：蒙皮拉形可重构柔性模具研制及关键技术研究

可重构柔性模蒙皮拉形是将数字化多点成形和蒙皮拉形技术结合为一体的先进制造技术，是提高飞机板金制造技术的一个重要发展方向。本文面向国内航空工厂蒙皮拉形生产的迫切需求，采用CAD/CAE结合的方法，系统研究了大型蒙皮数字化柔性制造试验平台－蒙皮拉形可重构柔性模具的建立及其关键技术。 本文首先基于本教研室自主设计开发的数控蒙皮拉形机试验平台，结合航空工厂实际蒙皮生产需求，对蒙皮拉形可重构柔性模具进行总体结构设计，分析系统功能需求和系统组成，确定总体技术方案，并提出了模具系统设计开发的关键技术。对拉形加载中蒙皮与拉形模间的接触压力及分布状态进行了有限元数值模拟研究。突破本构模型的建立、板壳单元的选择、接触摩擦处理和加载轨迹的确定等多项关键技术，建立了横拉和纵拉式蒙皮拉形有限元数值模拟分析模型；获取了蒙皮与拉形模间的法向接触压力分布规律和蒙皮与拉形模间的整体接触力，以及材料性能的影响规律；获得了典型航空铝合金蒙皮的法向接触压应力和蒙皮与模具间的接触力，为调形单元、调形模块承载箱体和模具整体承载外框的强度、刚度和稳定性校核提供了依据。在对比分析液压式、串行机械式和并行机械式三种调形结构的基础上，结合试验平台的技术需求，确定了并行机械式调形方式；设计和选取了调形单元钉身结构、电机、螺纹传动轴和轴承等关键设备，并进行了必要的强度、刚度和稳定性校核。为综合考虑载荷传递和后续工装装配精度需求，提出了调形模块的概念；进行调形模块承载箱体的机械结构设计，基于ANSYS进行该箱体结构薄壁箱体部分的压缩稳定性校核，并利用ANSYS/ Workbench进行主箱体的强度、刚度分析，从而确定了调形模块的机构设计方案，即保证了调形模块箱体可有效安装调形单元，又满足了结构的强度、刚度和稳定性需求。最后，针对模具整体承载外框的侧壁和底座受力情况，优化设计外框侧壁、底座厚度和结构形式，达到了结构简便、制造及装配工艺性好的目的；利用ANSYS/Workbench进行外框结构的强度和刚度分析，控制变形量，保证模具的整体精度要求；最终，突破上述多项关键技术，建立了可重构柔性蒙皮拉形模具，为开展飞机板金少无工装研究开发，提高硬件保障和再生能力奠定了基础。