[發明專利]一種自阻電加熱智能漸進成形方法

有效

• 申請號: 202011177416.2
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112439834B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 魯世紅;李正芳
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學蘇州研究院;南京航空航天大學
• 主分類號: B21D31/00
• 分類號: B21D31/00;B21D37/16;G06F30/17;G06F30/23;G06F111/10;G06F113/22;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 蘇州國卓知識產權代理有限公司 32331
• 代理人: 康進廣

本發明公開了一種自阻電加熱智能漸進成形方法，包括步驟A：依據漸進成形中成形工具與板料接觸區域的空間幾何變化特征，建立變形區域的體積變化速率(dV/dt)的計算模型；步驟B：依據自阻電加熱漸進成形中接觸區域的電路特征，建立此區域材料的電阻(Rs)與接觸電阻(Rj)的計算模型；步驟C：建立成形工具與板料接觸區之間的瞬時焦耳熱模型(Q)及等效的接觸熱傳導系數的計算模型(K)；步驟D：將上述相關參數代入用戶子程序ABAQUS?VUINTER中，獲得局部變形溫度值；本發明能夠有效地解決電?熱?力三場耦合數值模擬的困難，并將模擬結果與成形設備相結合，實現了模擬?制造一體化的過程，提升了此類成形工藝的加工效率及智能化。

技術領域

本發明涉及一種漸進成形方法，特別涉及一種自阻電加熱智能漸進成形方法，屬于技術領域。

背景技術

金屬板料漸進成形技術是一種結合快速原型制造與塑性成形的板殼類零件的柔性無模成形新技術，由美國學者Leszak于上世紀60年代提出，日本學者Kitazawa在上世紀90年代成功運用該技術加工出鋁合金試驗件。經過近20年的研究，漸進成形技術逐漸從試驗研究走向實際應用，實現了板料成形從“設計-制造”過程的線性化到一體化的轉變。它能有效縮短產品制造的生命周期，降低全生產周期中的能耗，提高材料的成形極限及成形性能，在航空航天、交通運輸、能源裝備和醫療等領域有著廣泛的應用潛力。

金屬板料漸進成形技術主要應用于汽車、高速列車覆蓋件成形、飛機蒙皮零件制造等領域，還可應用于游艇船體制造、壓力容器、建筑裝飾、城市雕塑以及醫學工程中各種曲面鈑金件的加工制造。在新產品的研發中，鈑金零件占比大，故造成此類零件的種類較多。對于個性化小批量產品而言，利用傳統成形工藝需要開發多套模具，這樣會導致零件的制造成本大且制造周期長。漸進成形工藝通常采用無模或半模化加工，并且支撐靠模的制造精度要求與制造成本低。因此，采用金屬板料數控漸進成形技術不僅能夠實現產品設計-制造一體化，還能降低產品的制造成本與周期。

針對輕質合金材料，具有室溫成形能力差而高溫成形性能好的特點，需要采用熱漸進成形技術來加工。由于電輔助技術具有加熱效率高，板料升溫速率快，加工成本低且靈活度高等特點，被廣泛應用于漸進成形工藝來加工難成形材料，即自阻電加熱漸進成形技術。目前，自阻電加熱漸進成形技術涉及電-熱-力三場耦合作用，利用常規的數值模擬方法無法實現此類工藝的準確分析，進而無法利用數值模擬方法來快速指導自阻電加熱漸進成形工藝參數的合理配置，進而降低了整個工藝的制造效率及智能化。本發明的目的是為自阻電加熱漸進成形，提供一種電-熱-力耦合的數值模擬方法，并實現數值模擬與制造一體化結合，從而形成輕質合金材料的快速智能制造技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自阻電加熱智能漸進成形方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種自阻電加熱智能漸進成形方法，包括以下步驟：

步驟A：定義變形區域的體積變化速率模型(dV/dt)；

步驟B：依據自阻電加熱漸進成形中接觸區域的電路特征，定義變形區域的等效電阻，即變形區材料的電阻(R_s)與接觸電阻(R_j)；

步驟C：依據變形區的焦耳熱現象，定義變形區域瞬時焦耳熱模型(dQ)及等效的接觸熱傳導系數模型(K)；

步驟D：通過有限元軟件，將步驟A獲得的模型dV/dt，步驟B獲得的模型R_s和R_j，步驟C獲得的模型dQ和K代入子程序ABAQUS-VUINTER中，以精確模擬成形工具與板料接觸區域的焦耳熱效應；

步驟E：將數值模擬所得的工藝參數輸入加工設備，以此實現零件的快速成形。