文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
大曲率凸弯边零件橡皮囊液压成形工艺研究
姓名:王福东
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:陈明和
2011-01
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
橡皮囊液压成形工艺与传统的冲压成形相比具有很多独特的优点,已成为航空工厂中制造
框肋零件的一种重要的成形方法。大曲率凸弯边零件橡皮囊液压成形的主要缺陷是凸缘部分起
皱,控制起皱的常用方法是采用侧压块,但侧压块参数控制不好会带来板料开裂的问题,因此
侧压块参数的选取非常重要。传统的侧压块设计基于“试错法”,增加了飞机的研制周期和成
本,无法满足现代飞机研制的要求,可以借助数值模拟技术来提高工艺设计分析的效率。本文
结合有限元数值模拟,对大曲率凸弯边翼肋类零件的侧压块橡皮囊液压成形工艺进行研究,主
要完成的工作如下:
(1)利用 Abaqus 软件建立了等曲率凸弯边零件的有限元模型,通过数值模拟得到了凸弯
边零件成形不起皱时的极限弯边高度,然后利用 Origin 软件进行数据处理,建立了凸弯边
零件成形是否加侧压块的判据。
(2)运用 Abaqus 软件建立了某飞机前肋零件的侧压块成形有限元模型,通过有限元模拟
分析了成形压力及成形次数、摩擦和板料轧制方向对成形的影响,分析了侧压块各几何参数如
坯料搭边尺寸 L、侧压块与压型模的间距 D、侧压块倾角α、侧压块圆角半径 r、侧压块与压型
模的高度差 H 对成形的影响。对给定的飞机肋板零件进行了简要的数值模拟。
(3)对飞机前肋零件进行了实验研究,分析了不同的坯料搭边尺寸、成形压力和成形次数
以及侧压块与压型模的间距对成形的影响。针对飞机肋板零件,对模拟结果进行了实验验证。
通过以上工作得出了以下结论:
(1)给定的飞机前肋零件需要整体加侧压块成形,而给定的飞机肋板零件只有前端曲率半
径小于 286mm 的一小部分需要加侧压块成形。
(2)侧压块成形时,最好采用两次成形工艺,先用 5MPa 的小压力初压,然后再用 30MPa
的大压力使板料贴模成形;成形时板料不需要润滑;摆放坯料时使坯料的轧制方向与压型模的
尺寸较长的方向平行有利于成形;坯料搭边尺寸 L 较小时,板料起皱,L 增大时,板料起皱程
度降低但有拉裂的危险;侧压块与压型模的间距 D 越小越有利于防皱,但 D 值太小时板料成形
高度不够;侧压块倾角α越小越有利于防皱,但α过小时,板料容易开裂;侧压块圆角半径 r
较小时,板料容易拉裂,r 较大时,板料容易起皱;侧压块与模具等高最有利于防皱。
(3)给定的飞机前肋零件合适的侧压块参数为:D=12mm、α=70°、r=10mm、H=0mm。
给定的飞机肋板零件合适的侧压块参数为:D=10mm,α=70°,r=8mm,H=0mm。

关键词:大曲率凸弯边零件,橡皮囊液压成形,侧压块,起皱,有限元模拟,Abaqus

I
大曲率凸弯边零件橡皮囊液压成形工艺研究
ABSTRACT
Compared to the traditional stamping process, rubber bladder hydroforming process posseses many
unique advantages and has been an important method of manufacturing frame and ribbed parts in
aviation factary. In rubber bladder hydroforming process, the main defect is wrinkling of flange for
shrink flanging part with large measure to control wrinkling is applying side
blank holder, however, the poor parameters of the side blank holder will bring the problem
of cracking. Therefore, the selection of parameters of the side blank holder is very important.
The traditional process design is mainly based on trial-and-error method, which increases the time and
cost of the a