D0I:10.13374/i.issnl001t03.2008.11.008 第30卷第11期 北京科技大学学报 Vol.30 No.11 2008年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing Now.2008 三维曲面柔性卷板成形技术及其数值模拟 龚学鹏李明哲胡志清 吉林大学无模成形技术开发中心，长春130022 摘要介绍三维曲面柔性卷板成形技术，并与传统卷板成形和多点成形进行了对比·对柔性卷板成形装置进行研究并开发 出相应的实验装置：建立柔性卷板成形的有限元模型，并对其成形过程进行数值模拟，得到了较好的模拟结果。模拟了两种 不同材料板材的成形效果，分析了其产生不同成形效果的原因. 关键词成形装置；三维曲面；卷板成形：柔性辊；数值模拟：局部成形 分类号TG306 Three-dimensional surface flexible roll bending technology and its numerical simu- lation GONG Xuepeng:LI Mingzhe,HU Zhiqing Dieless Forming Technology Center.Jilin University.Changchun 130022,China ABSTRACT Three-dimensional surface flexible roll bending was introduced and compared with traditional roll bending and multi- point forming.The flexible roll bending equipment was researched and the corresponding experimental equipment was developed.A finite element model of flexible roll bending was established to simulate the forming process and satisfactory simulated results were gained.The flexible roll bending of sheet metals made of two kinds of materials was simulated and their different forming effects were analyzed. KEY WORDS forming equipment:three-dimensional surface:roll bending:flexible roller:numerical simulation:local forming 随着中国经济的发展，中国制造业的水平也不 造业迫切需要越来越多的比较复杂的三维曲面件， 断提高，在板材成形领域也不断有新技术涌现，板 如球形件、鞍形件和扭曲形件. 材成形的柔性化技术便是其中的一个热点，从现有 三维曲面柔性卷板成形就是一种新颖的板材柔 的三维曲面柔性成形方式来看，有广泛应用于造船 性成形技术，不仅可以成形简单曲面件，还能够成形 业的水火弯板技术[，应用于航空工业的喷丸成 比较复杂的三维曲面件，本文将从成形装置的研制 形技术[]，还有近年来应用在一些领域的单点渐 和数值模拟两个方面对这种新技术进行研究， 进成形5-]，激光成形】、多点成形1]等.卷板成 形技术在板材成形领域占有十分重要的地位，被广 1三维曲面柔性卷板成形技术 泛应用于航空航天、船舶、化工以及城市建设等多个 卷板成形是一种连续成形技术，具有很高的生 行业·传统的卷板成形技术一般只能成形简单曲面 产效率.多点成形是一种柔性成形技术，通过计算 件，如柱面件和锥形件，但是随着当今社会对产品需 机控制的多个基本体的包络面代替整体模具来实现 求的日趋多样化，以及产品周期的不断变短，现代制 板材的成形，三维曲面柔性卷板成形就是卷板成形 收稿日期：2007-09-18修回日期：2007-11-05 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。.50575090):吉林大学“985工程“资助项目 作者简介：龚学鹏(1982一)，男，博士研究生，E-mail:g0 ngx uepengl20@yahoo-com,cm:李明哲(1951一)男，教授，博士生导师三维曲面柔性卷板成形技术及其数值模拟 龚学鹏 李明哲 胡志清 吉林大学无模成形技术开发中心‚长春130022 摘 要 介绍三维曲面柔性卷板成形技术‚并与传统卷板成形和多点成形进行了对比．对柔性卷板成形装置进行研究并开发 出相应的实验装置．建立柔性卷板成形的有限元模型‚并对其成形过程进行数值模拟‚得到了较好的模拟结果．模拟了两种 不同材料板材的成形效果‚分析了其产生不同成形效果的原因． 关键词 成形装置；三维曲面；卷板成形；柔性辊；数值模拟；局部成形 分类号 TG306 Three-dimensional surface flexible roll bending technology and its numerical simu￾lation GONG Xuepeng‚LI Mingz he‚HU Zhiqing Dieless Forming Technology Center‚Jilin University‚Changchun130022‚China ABSTRACT T hree-dimensional surface flexible roll bending was introduced and compared with traditional roll bending and mult-i point forming．T he flexible roll bending equipment was researched and the corresponding experimental equipment was developed．A finite element model of flexible roll bending was established to simulate the forming process and satisfactory simulated results were gained．T he flexible roll bending of sheet metals made of two kinds of materials was simulated and their different forming effects were analyzed． KEY WORDS forming equipment；three-dimensional surface；roll bending；flexible roller；numerical simulation；local forming 收稿日期：2007-09-18 修回日期：2007-11-05 基金项目：国家自然科学基金资助项目（No．50575090）；吉林大学“985工程”资助项目 作者简介：龚学鹏（1982—）‚男‚博士研究生‚E-mail：gongxuepeng120＠yahoo．com．cn；李明哲（1951—）‚男‚教授‚博士生导师 随着中国经济的发展‚中国制造业的水平也不 断提高‚在板材成形领域也不断有新技术涌现‚板 材成形的柔性化技术便是其中的一个热点．从现有 的三维曲面柔性成形方式来看‚有广泛应用于造船 业的水火弯板技术［1—2］‚应用于航空工业的喷丸成 形技术［3—4］‚还有近年来应用在一些领域的单点渐 进成形［5—6］、激光成形［7—9］、多点成形［10］等．卷板成 形技术在板材成形领域占有十分重要的地位‚被广 泛应用于航空航天、船舶、化工以及城市建设等多个 行业．传统的卷板成形技术一般只能成形简单曲面 件‚如柱面件和锥形件‚但是随着当今社会对产品需 求的日趋多样化‚以及产品周期的不断变短‚现代制 造业迫切需要越来越多的比较复杂的三维曲面件‚ 如球形件、鞍形件和扭曲形件． 三维曲面柔性卷板成形就是一种新颖的板材柔 性成形技术‚不仅可以成形简单曲面件‚还能够成形 比较复杂的三维曲面件．本文将从成形装置的研制 和数值模拟两个方面对这种新技术进行研究． 1 三维曲面柔性卷板成形技术 卷板成形是一种连续成形技术‚具有很高的生 产效率．多点成形是一种柔性成形技术‚通过计算 机控制的多个基本体的包络面代替整体模具来实现 板材的成形．三维曲面柔性卷板成形就是卷板成形 第30卷 第11期 2008年 11月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．11 Nov．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．11．008