没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
在实际工业生产中,许多构件的表面是由双曲面构成的,因此,研究复杂型面激光热成形加工工艺规划策略具有重要的现实意义。然而,作为一种无模成形工艺,激光加热路径和目标型面没有直接联系,这增加了工艺规划的难度。为了实现双曲率面构件的高精度激光热成形,基于交叉加热与板材预弯曲对塑性应变场影响的研究,提出一种新的工艺规划策略。该方法基于板材成形所需要的应变场,分别建立平板和预弯曲板工艺参数与残余塑性应变基本关系数据库以及上下表面应变比基本关系数据库,采用上下表面分别加热进行双曲率面工艺规划。实验结果表明,利用该加工策略,激光热成形面与目标曲面形状基本吻合。
资源推荐
资源详情
资源评论
书书书
第
37
卷
第
2
期
中
国
激
光
Vol.37
,
No.2
2010
年
2
月
犆犎犐犖犈犛犈犑犗犝犚犖犃犔犗犉犔犃犛犈犚犛
犉犲犫狉狌犪狉
狔
,
2010
文章编号:
02587025
(
2010
)
02058607
双曲率复杂型面激光热成形工艺规划研究
石永军
1
刘衍聪
1
姚振强
2
胡
俊
2
(
1
中国石油大学机电工程学院,山东 东营
257061
;
2
上海交通大学机械与动力工程学院,上海
200030
)
摘要
在实际工业生产中,许多构件的表面是由双曲面构成的,因此,研究复杂型面 激光 热成形 加工 工艺规 划策 略
具有重要的现实意义。然而,作为一种无模成形工艺,激光加热路径和目标型面 没有 直接联 系,这 增加了 工艺 规划
的难度。为了实现双曲率面构件的高精度激光热成形,基于 交 叉加 热与 板 材预 弯曲 对 塑性 应变 场 影响 的研 究,提
出一种新的工艺规划策略。该方法基于板材成形所需要的应变场,分别建立平板 和预弯 曲板 工艺参 数与 残余塑 性
应变基本关系数据库以及上下表面应变比基本关系数据库
,采用上下表面分别加 热进 行双曲 率面 工艺规 划。实验
结果表明,利用该加工策略,激光热成形面与目标曲面形状基本吻合。
关键词
激光技术;热成形;双曲率面;路径规划;工艺参数
中图分类号
TN249
文献标识码
A
犱狅犻
:
10.3788
/
犆犑犔20103702.0586
犛狋狌犱
狔
狅狀犘狉狅犮犲狊狊犻狀
犵
犛狋狉犪狋犲
犵狔
狅犳犆狅犿
狆
犾犻犮犪狋犲犱犇狅狌犫犾
狔
犆狌狉狏犲犱犛狌狉犳犪犮犲
犻狀犔犪狊犲狉犉狅狉犿犻狀
犵
犛犺犻犢狅狀
犵犼
狌狀
1
犔犻狌犢犪狀犮狅狀
犵
1
犢犪狅犣犺犲狀
狇
犻犪狀
犵
2
犎狌犑狌狀
2
1
犆狅犾犾犲
犵
犲狅
犳
犕犲犮犺犪狀犻犮犪犾牔犈犾犲犮狋狉狅狀犻犮犈狀
犵
犻狀犲犲狉犻狀
犵
,
犆犺犻狀犪犝狀犻狏犲狉狊犻狋
狔
狅
犳
犘犲狋狉狅犾犲狌犿
,
犇狅狀
犵狔
犻狀
犵
,
犛犺犪狀犱狅狀
犵
257061
,
犆犺犻狀犪
2
犛犮犺狅狅犾狅
犳
犕犲犮犺犪狀犻犮犪犾犪狀犱犘狅狑犲狉犈狀
犵
犻狀犲犲狉犻狀
犵
,
犛犺犪狀
犵
犺犪犻犑犻犪狅狋狅狀
犵
犝狀犻狏犲狉狊犻狋
狔
,
犛犺犪狀
犵
犺犪犻
200030
,
( )
犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋
犐狀犲狀
犵
犻狀犲犲狉犻狀
犵
犪
狆狆
犾犻犮犪狋犻狅狀狊
,
狊狅犿犲犮狅犿
狆
狅狀犲狀狋狊犪狉犲犮狅犿
狆
狅狊犲犱狅犳犱狅狌犫犾
狔
犮狌狉狏犲犱狊犺犪
狆
犲狊.犐狋犻狊狅犳狊犻
犵
狀犻犳犻犮犪狀犮犲
犳狅狉犻狀狏犲狊狋犻
犵
犪狋犻狅狀狊狅狀
狆
狉狅犮犲狊狊犻狀
犵
狊狋狉犪狋犲
犵狔
狅犳犮狅犿
狆
犾犻犮犪狋犲犱犱狅狌犫犾
狔
犮狌狉狏犲犱狊狌狉犳犪犮犲犻狀犾犪狊犲狉犳狅狉犿犻狀
犵
.犎狅狑犲狏犲狉
,
犪狊犪犱犻犲犾犲狊狊
犳狅狉犿犻狀
犵
狋犲犮犺狀犻
狇
狌犲
,
犾犪狊犲狉犺犲犪狋犻狀
犵狆
犪狋犺狊犪狉犲狀狅狋狀犲犮犲狊狊犪狉犻犾
狔
犱犻狉犲犮狋犾
狔
狉犲犾犪狋犲犱狑犻狋犺狋犺犲犱犲狊犻狉犲犱狊犺犪
狆
犲
,
狑犺犻犮犺狉犪犻狊犲狊狋犺犲
犱犲
犵
狉犲犲狅犳犱犻犳犳犻犮狌犾狋
狔
犳狅狉
狆
狉狅犮犲狊狊
狆
犾犪狀狀犻狀
犵
.犜狅犪犮
狇
狌犻狉犲犺犻
犵
犺犪犮犮狌狉犪狋犲狊犺犪
狆
犲狑犻狋犺犱狅狌犫犾
狔
犮狌狉狏犲犱犻狀犾犪狊犲狉犳狅狉犿犻狀
犵
,
犪狀犲狑
犱犲狊犻
犵
狀犪
狆狆
狉狅犪犮犺犻狊
狆
狉狅
狆
狅狊犲犱狋狅犱犲狋犲狉犿犻狀犲
狆
犪狋犺
狆
犾犪狀狀犻狀
犵
犪狀犱
狆
狉狅犮犲狊狊
狆
犪狉犪犿犲狋犲狉狊犫犪狊犲犱狅狀狋犺犲狊狋狌犱犻犲狊狅犳犮狉狅狊狊犺犲犪狋犻狀
犵
犪狀犱
狆
狉犲犫犲狀犱犻狀狋犺犻狊
狆
犪
狆
犲狉.犉犻狉狊狋犾
狔
,
犪狊狋狉犪犻狀犳犻犲犾犱狉犲
狇
狌犻狉犲犱狋狅狅犫狋犪犻狀犪犱犲狊犻狉犲犱狊犺犪
狆
犲犳狉狅犿犪
狆
犾犪狀犪狉狊犺犪
狆
犲犻狊狅犫狋犪犻狀犲犱.
犛犲犮狅狀犱犾
狔
,
狋犺犲犺犲犪狋犻狀
犵狆
犪狋犺狊犪狉犲
狆
犾犪狀狀犲犱犻狀狋犺犲狋狅
狆
犪狀犱狋犺犲犫狅狋狋狅犿狊狌狉犳犪犮犲狊犲
狆
犪狉犪狋犲犾
狔
.犜犺犻狉犱犾
狔
,
狋犺犲犫犪狊犻犮狉犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻
狆
犱犪狋犪犫犪狊犲狊狅犳狋犺犲犳犾犪狋犪狀犱犮狌狉狏犲犱
狆
犾犪狋犲犫犲狋狑犲犲狀
狆
狉狅犮犲狊狊
狆
犪狉犪犿犲狋犲狉狊犪狀犱狉犲狊犻犱狌犪犾
狆
犾犪狊狋犻犮狊狋狉犪犻狀犪狀犱犫犲狋狑犲犲狀
狆
狉狅犮犲狊狊
狆
犪狉犪犿犲狋犲狉狊犪狀犱狊狋狉犪犻狀狉犪狋犻狅狅犳狋犺犲狋狅
狆
犪狀犱犫狅狋狋狅犿狊狌狉犳犪犮犲狊犪狉犲犫狌犻犾狋
,
狉犲狊
狆
犲犮狋犻狏犲犾
狔
.犉犻狀犪犾犾
狔
,
狋犺犲犺犲犪狋犻狀
犵
犮狅狀犱犻狋犻狅狀犻狊
犱犲狋犲狉犿犻狀犲犱犪犮犮狅狉犱犻狀
犵
狋狅狋犺犲狉犲
狇
狌犻狉犲犱狊狋狉犪犻狀犳犻犲犾犱犪狀犱狋犺犲犫犪狊犻犮狉犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻
狆
犱犪狋犪犫犪狊犲狊.犜犺犲犲狓
狆
犲狉犻犿犲狀狋犪犾狉犲狊狌犾狋犫犪狊犲犱
狅狀狋犺犲犪犫狅狏犲
狆
狉狅犮犲狊狊狊狋狉犪狋犲
犵狔
狊犺狅狑狊狋犺犪狋狋犺犲犾犪狊犲狉犳狅狉犿犻狀
犵
狊犺犪
狆
犲犻狊犪
狆狆
狉狅狓犻犿犪狋犲犾
狔
犮狅狀狊犻狊狋犲狀狋狑犻狋犺狋犺犲犱犲狊犻狉犪犫犾犲狊犺犪
狆
犲.
犓犲
狔
狑狅狉犱狊
犾犪狊犲狉狋犲犮犺狀犻
狇
狌犲
;
狋犺犲狉犿犪犾犳狅狉犿犻狀
犵
;
犱狅狌犫犾
狔
犮狌狉狏犲犱狊狌狉犳犪犮犲
;
狆
犪狋犺
狆
犾犪狀狀犻狀
犵
;
狆
狉狅犮犲狊狊
狆
犪狉犪犿犲狋犲狉
收稿日期:
20090401
;收到修改稿日期:
20090430
基金项目:上海市科委重大攻关项目(
04dz11002
)和山东省自然科学基金(
Y2007F76
)资助课题。
作者简介:石永军(
1973
—),男,博士,副教授,主要从事激光热加工工艺、汽车设计与制造理论等方面的研究。
Email
:
s
yjg
l
@
126.com
1
引
言
激光 热成形作为 一种新型的 无模、柔性成 形工
艺,正引起人们的广泛重视,初步的工业应用也显示
出该 技 术 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 和 巨 大 的 开 发 潜
力
[
1
~
3
]
。在实际工 业 应 用 中,激 光 热 成 形 件 不 仅 包
含简单的
V
型折弯件,而且还包含复杂的 双曲率型
面
[
4
~
8
]
,例如,船体的外 壳 (尤 其是艏部 和 艉部)、汽
车车门、飞机机身等,因 此,研 究 复杂型面 激 光热成
形加工工艺规划策 略 具有重要 的 现实意义。 然而,
激光热成形 并 不 像 有 模 成 形 那 样 容 易 确 定 工 艺 条
件
,需要针对不同目 标型面对 成 形过程进 行 合理工
艺设计与规划,设计出扫描路径,选取合适的成形机
制与工艺参数。由 于 激光热成 形 是逐步累 积 成形,
前面激光扫描产生的温度场与变形场对下一次扫描
2
期 石永军等:
双曲率复杂型面激光热成形工艺规划研究
产生的影响规律 复 杂。此外,像所有的 反 求问题一
样,给定目标型面,通常扫描路径和加工工艺参数有
多解,这给激光热成形工艺规划提出了挑战。
为了实现双 曲率型面金 属板材的激 光热成形,
Edwardson
等
[
9
]
采用了
5
种扫描方法对低碳钢
CR4
平板进行了实验 研 究。研究 表 明,利 用合理的 工 艺
参数配合同心的“跑道”型扫描路 径,可 成 形出轴对
称的马鞍形曲面,但该方法过于依赖于经验,且成形
精度较低,不 适 用 于 自 动 化 成 形 装 备 的 开 发。
Liu
等
[
10
]
提出了基 于 微 分 几 何 与 优 化 获 得 双 曲 率 面 应
变场的方法,但该方法只考虑了板材中面的应变,而
忽视了厚度方向的弯曲应变。为了便于实现热应力
成形加工过程的自 动化,提高不同 厚 度板材双 曲 率
面的成形精度,本文基于板材成形所需要的应变场,
提出采用上下表面分别加热进行双曲率面工艺规划
的方法,并通过实验对工艺规划策略进行了验证。
2
总体规划策略
总的规划策略主要包括激光束扫描路径规划和
加工工艺参数选择两大部分
,如图
1
所示。首先,基
于弹性大变形有限元方法将目标型面挤压成平面,获
得上下表面
狓
方向和
狔
方向应变场,并对激光热成形
中板材上下表面交叉加热时应变场的相互影响以及
板材预弯曲对塑性应变场的影响进行了研究。在此
研究基础上
,规划激光束在板材下表面加热,将板材
翻转后再进行上表面加热。考虑到激光热成形过程
中最大压缩应变发生在垂直于扫描路径方向,上表面
加热路径垂直于
狔
轴方向,下表面加热路径垂直于
狓
轴方向。为了便于实现加工过程的自动化,在加工工
艺参数确定时,基于目标型面、板材尺寸和成形精度
等实际考虑决定光斑直径并在整个加工过程中保持
不变。基于有限元仿真分别建立平板条件下和预弯
曲板材条件下两个工艺参数与残余塑性应变基本关
系数据库,并且每一基 本关系数据 库必须包含 两部
分,一部分是工艺参数与激光束辐射面平均塑性应变
基本关系数据库
,另一部分是工艺参数与上下表面应
变比基本关系数据库,这样就可以确定出唯一的激光
功率与扫描速度同时满足上下表面压应变要求。
图
1
双曲率复杂型面加工工艺策略
Fi
g
.1 Overallstrate
gy
fordoublecurvedsurfaceinlaserformin
g
3
交叉加热与板材预弯曲对塑性应变
场的影响
根据 工艺规划总 体策略,激光束 需要先在板 材
下表面沿
狓
方向进行加热,然后再沿
狔
方向进行上
表面加热,加热 路 径在不同 表 面产生交 叉。 由于下
表面残余塑性应变场在上表面进行加热以前已经形
成,在交叉区域上表 面加热会 对 下表面的 应 变场产
生一定影响
。为了分析上下表面交叉加热时上表面
加热对下表面应变 场的影响,分别在板 材 上下表面
785
剩余6页未读,继续阅读
资源评论
weixin_38735544
- 粉丝: 1
- 资源: 944
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
最新资源
- 基于Vue和JavaScript的HTML花店网站设计源码
- 基于Vue框架的综合性新闻资讯前端设计源码
- CentOS的DevTool包,用于升级GCC10
- 基于C#与多语言兼容的自动报时闹钟设计源码
- 基于Vue框架的巡检前端设计源码
- 基于PHP+Yii的悦视频后台管理系统设计源码
- 基于Java、JavaScript、CSS的宠物用品商城网站设计源码
- 基于Python的repo工具二次开发设计源码,支持Gitee Fork+PullRequest流程
- 基于Java语言的GeekWeather v1.1极客天气Android应用设计源码
- 基于Vue和JavaScript的ReportPlus数据报表模板设计源码
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功