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金属板料激光冲击多点复合成形的质量及成形性研究年
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摘要激光冲击多点复合成形是一种利用激光产生的冲击波并结合多点模具而使板料成形的新技术,包含了两部分内容:激光冲击凹模仿形和预应力激光喷丸成形,它可以实现板料的快速柔性成形,在金属板料成形领域具有良好的应用前景。本文在激光冲击多点复合成形初步研究的基础上,系统研究了成形中产生的质量问题和形状误差,提出了改善成形质量的方法,并对激光冲击多点复合成形的成形性进行了数值模拟和实验研究。主要工作和结果有以下几个方面:论述了激光冲击多点复合成形的成形过程,理论研究了激光冲击多点复合成形过程中板料的变形特性及产生的质量问题,对造成板料凸凹不平及压痕的原因进行了分析,并讨论了多点模对板料成形的影响。建立了激光冲击多点复合成形的有限元分析模型,对有限元模拟过程中几个关键问题进行处理。其中弹性垫的介入使得激光冲击多点复合成形的数值模拟变得更加复杂,本文对弹性垫建立了能体现其超弹性特点的—材料模型,使模拟仿真的准确性得到大大提高。采用有限元软件分析了激光能量、光斑间距及基本体头半径对成形质量的影响,获得了合适的工艺参数。为了使板料所受压力均匀,降低凸凹不平度和抑制压痕,提出了在基本体群和板料之间放置弹性垫的方法,通过改变弹性垫的厚度和硬度对成形质量情况进行研究,得到了适用于激光冲击多点复合成形的最佳弹性垫参数,结果表明,弹性垫的使用可以均布板料所受载荷,使受冲击区变得光滑。对激光冲击凹模仿形的成形误差进行深入研究,采用了对基本体群江苏大学硕士学位论文
形状进行修正并做出相应调形补偿的方法来提高成形精度,并对激光冲击凹模仿形的成形性进行了分析。预应力激光喷丸成形中,预变形阶段弹性垫的局部变形及板料的回弹会影响板料的成形精度,通过调形补偿后对预应力激光喷丸成形的成形性进行了研究。结果显示,通过选择合适的弹性垫和调形补偿,可以较好的实现金属板料的激光冲击多点复合成形。对铝合金板料进行了激光冲击多点复合成形实验研究。分析不同弹性垫厚度对板料成形质量的影响情况,弹性垫对成形质量改善效果显著,随着弹性垫厚度的增大,光斑冲击区底部逐渐变得平整,压痕逐渐消失。利用逆向工程技术测得了成形后板料的轮廓,并与模拟结果进行对比分析,获得了较为一致的结果。关键词:激光冲击成形,多点成形,成形性,弹性垫,有限元分析金属板料激光冲击多点复合成形的质量及成形性研究
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