● 摘要
飞机钣金零件液压橡皮成形工艺仿真应用研究摘要飞机复杂形状钣金件的成形是飞机制造中的难点。液压橡皮成形工艺是极具潜力的复杂形状钣金零件成形技术。目前我国已经引进了大型液压橡皮成形机，对扩大橡皮成形的应用范围提出了迫切的要求。传统的工艺设计方法，主要基于经验和“试错法”，工艺设计时间长、成本高，制约了液压橡皮成形技术的应用。近年来随着计算机技术的发展，使得传统工艺设计流程中模具设计、毛料展开和工艺展开等环节，可以借助计算机辅助设计技术和数值模拟技术来提高整个工艺设计分析过程的效率。因此，当前建立基于计算机辅助技术的工艺设计和分析流程，成为用液压橡皮成形工艺解决飞机复杂钣金件成形难题的迫切任务。本文总结了利用橡胶介质的各种钣金成形工艺，并对各种工艺的特点进行了分析和研究；系统地分析了液压橡皮成形有限元模拟的相关理论；以LS-DYNA软件为平台对半管零件液压橡皮成形进行了模拟，并将模拟结果与实验结果进行对比，验证了使用LS-DYNA进行钣金零件液压橡皮成形模拟的可靠性。论文主要研究如何将现有计算机辅助设计及仿真技术应用到传统液压橡皮成形工艺设计和分析的流程，以单口框零件为例对整个流程进行了应用研究。包括成形难点分析、模具方案分析、模面设计、模具方案选择、毛料形状优化和成形工艺参数设计等。针对该零件首先分析了其成形难点，提出了两种模具设计方案，应用DYNAFORM软件实现了模面设计；利用该软件结合CATIA展开和生成了零件毛料；利用LS-DYNA仿真软件，实现了模具方案的快速决策。同时，对单步成形中，毛料形状、摩擦系数、成形压力等工艺参数对成形的影响规律进行了数值模拟研究和分析，对毛料形状提出了改进方案，确定了合理的成形压力、摩擦系数等工艺参数。对该零件采用新淬火状态毛料的“一步法”成形工艺方案的可行性进行了数值模拟研究，仿真结果显示，采用“一步法”难以实现顺利成形。为此，提出了多次压制的工艺方案，仿真结果显示，该零件采用调整压下量垫板的多步压制成形，可显著改善零件的可成形性。上述研究结果，对该零件从落压工艺改用液压橡皮成形工艺进行工艺试验具有实际的指导意义。关键词：液压橡皮成形，工艺分析，复杂钣金零件，数值模拟