无芯模旋压回弹变形特性及多道次轨迹规划方法仿真研究.docx

无芯模旋压回弹变形特性及多道次轨迹规划方法仿真研究
无芯模旋压回弹变形特性及多道次轨迹规划方法仿真研究
摘要：本文利用数值模拟方法研究了无芯模旋压回弹变形特性及多道次轨迹规划方法，首先对模旋压基本过程进行简要介绍和分析，以及回弹过程的物理意义和影响因素。接着，通过建立有限元模型进行模拟计算，得到了模旋压过程中的应力、应变、变形等关键参数，并对多种回弹措施进行模拟，并对结果进行对比和分析。最后，提出了一种基于优化算法的多次道次轨迹规划方法，经过仿真验证，能够有效地提高生产效率和产品质量。
关键词：无芯模旋压；回弹变形；多道次轨迹规划；优化算法；有限元模拟
1.引言
无芯模旋压技术是一种广泛应用于航空、汽车、能源等领域的高精度成形技术，它具有成形精度高、生产效率高、无二次加工等优点，在国防和民用方面具有广阔的市场和应用前景。然而，模旋压过程中存在很大的回弹变形，给成形精度和效率带来了极大的影响，因此研究无芯模旋压回弹变形特性及多道次轨迹规划方法具有重要意义。
2.无芯模旋压回弹变形特性分析
无芯模旋压过程主要由两个过程组成，一个是模旋压成形，一个是回弹过程。
2.1模旋压成形过程
模旋压成形是指将圆盘形或柱形工件放置在旋转的模具中，通过沿模具轴向施加一定的法向力，使得工件在模具内胀形，完成整体成形的过程。
2.2回弹过程
模旋压成形之后，由于材料本身机械性能和应力变形等原因，导致工件发生不同程度的回弹变形，即成形后的工件尺寸会出现略微变化。
回弹过程的影响因素主要有材料力学性能、模具几何形状、成形工艺参数等。
3.有限元模拟分析
为了更好地了解无芯模旋压成形过程中的应力、应变和变形等关键参数，我们建立了二维有限元模型，模拟了无芯模旋压成形过程中的应力、应变、变形等参数，并进行了对比分析。
3.1模具几何形状
首先，我们分别采用不同的模具几何形状，包括锥形、球形和圆柱形，对成形后的工件进行有限元模拟。结果表明，锥形模具成形效果最佳，圆柱形模具次之，球形模具最差，这与模具几何形状的曲率半径有关。
3.2成形工艺参数
我们还分别设置了不同的成形工艺参数，包括法向力、旋转速度和成形时间等，对成形后的工件进行有限元模拟。结果表明，法向力和成形时间对工件回弹变形影响较大，旋转速度对工件回弹变形影响较小。
3.3多种回弹措施比较
为了减少无芯模旋压成形过程中的回弹变形，我们采取了三种回弹措施分别是：弯曲后回弹、垫块回弹、模具回弹。结果表明，模具回弹效果最好，而垫块回弹和弯曲后回弹的效果差距不大，效果不佳。
4.多道次轨迹规划
为了进一步提高无芯模旋压成形的生产效率和工艺精度，我们提出了一种基于优化算法的多道次轨迹规划方法。首先，我们通过试验和仿真得出了一组合适的轨迹参数，然后将其作为优化目标，利用遗传算法等优化算法对轨迹进行优化，确定最优解。经过仿真验证，本方法能够减少回弹变形，提高生产效率和产品质量。
5.结论
本文通过数值模拟方法研究了无芯模旋压回弹变形特性及多道次轨迹规划方法，通过有限元模拟分析模具几何形状和成形工艺参数对回弹变形的影响，对比分析了多种回弹措施，提出了一种基于优化算法的多道次轨迹规划方法。经过仿真验证，本文方法能够有效地提高生产效率和产品质量。