基于力-位移分控的法向全约束多点成形技术基础研究

抑制成形缺陷、提升成形质量，是多点成形技术所面临的主要技术问题之一。本项目提出可调控法向全约束成形的技术思想和力-位移分控多点成形的技术方案，通过控制基本体间的相对运动，获得可主动控制的全面积、全过程的板料法向约束，从而控制成形过程，抑制成形缺陷。采用理论分析、数值模拟和成形实验相结合的方法，研究板材在力-位移分控多点成形时的变形特点与规律，建立描述板材在法向约束条件下成形的力学模型和数值模拟平台，研究揭示法向约束对板料变形过程的作用和对成形质量的影响及缺陷抑制机理，确定和掌握工艺条件与成形方式对成形结果的作用及影响规律，建立科学的工艺参数体系，获得主要工艺参数的计算确定方法和保证成形质量的条件，发展拥有自主知识产权的力-位移分控多点成形工艺理论，丰富多点成形工艺理论，促进多点成形技术的发展，更好地满足我国在造船、航空航天制造等领域先进成形制造的需求。

本项目提出的基于法向全约束的力-位移分控多点成形，是一种全新的板料成形方法，能够更好地满足船舶制造、航空航天、机械结构等领域三维板件成形的要求。本项目主要针对力-位移分控多点成形技术的基础工艺理论开展工作，力图揭示法向约束对板料变形过程的作用和对成形质量的影响及缺陷抑制机理，确定和掌握工艺条件与成形方式对成形结果的作用及影响规律，建立科学的工艺参数体系，获得主要工艺参数的计算确定方法和保证成形质量的条件，发展和丰富板料成形工艺理论和拥有自主知识产权的技术。.采用理论分析、数值模拟、成形试验等手段相结合的方法开展研究，较好地实现了预定的研究目标，取得了一些研究成果，主要有：.1. 系统研究分析了力-位移分控多点成形的成形模式、受力与变形特点、约束力作用等过程，揭示了基于力-位移分控原理的法向全约束多点成形抑制缺陷、提升成形质量的机理，基本掌握了力-位移分控多点成形的成形特点与规律，获得了保证成形质量的工艺参数计算方法与工艺控制方法，研究成果对于丰富板料冲压成形的理论、提升曲面成形工艺控制技术等都具有一定的意义和应用参考价值。.2. 从不同角度研究了法向约束力在成形过程中的作用，得到了保证成形质量的基本约束力控制及条件，给出了最大、最小约束力的计算方法，并通过成形实验给与了验证，为成形装置的参数设计、未来生产应用奠定了理论基础。.3. 对不同典型曲面的成形特点与变形规律进行了研究，获得了不同曲面的基本成形规律，证实了理论分析的正确性，并发现了多种成形新特点，如反复弯曲、板料成形后的折痕问题等，归纳总结出了力-位移分控多点成形的变形特点。.4. 建立了基于ABAQUS的参数化数值模拟平台，解决了复杂约束条件与多工具驱动在板料成形数值模拟中的参数化自动建模与控制问题，较好地实现了力-位移分控多点成形特有的多工具不同步运动控制、边界条件处理、基本模型建立与组装、计算效率保证和各类不同成形模式分析等功能，为项目进行提供了可靠的支撑，也可作为未来生产应用的计算平台。.5. 根据本单位实验室的装备条件结合国内的生产供货条件，本着规格够用、功能优先、节约成本的原则进行了实验装置的设计。自行设计并制造出力-位移分控多点成形模具、配套液压系统和电控系统，实际建立了力-位移分控多点成形的实验平台，为项目的进行奠定了硬件基础。