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预载荷下板料激光弯曲成形的工艺参数分析

徐琅 李卫东 王秀凤 万敏

徐琅, 李卫东, 王秀凤, 等 . 预载荷下板料激光弯曲成形的工艺参数分析[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(6): 1149-1154. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0494
引用本文: 徐琅, 李卫东, 王秀凤, 等 . 预载荷下板料激光弯曲成形的工艺参数分析[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(6): 1149-1154. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0494
XU Lang, LI Weidong, WANG Xiufeng, et al. Analysis on process parameters of laser bending of preloaded metal plate[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(6): 1149-1154. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0494(in Chinese)
Citation: XU Lang, LI Weidong, WANG Xiufeng, et al. Analysis on process parameters of laser bending of preloaded metal plate[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(6): 1149-1154. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0494(in Chinese)

预载荷下板料激光弯曲成形的工艺参数分析

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0494
基金项目: 

中央高校基本科研业务费专项资金 11600002014104001

详细信息
    作者简介:

    徐琅, 男, 博士研究生。主要研究方向:激光成形、金属材料的力学性能

    李卫东, 男, 讲师。主要研究方向:先进塑性成形理论与技术、数字化精密成形技术

    通讯作者:

    李卫东, E-mail:space@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: TN249

Analysis on process parameters of laser bending of preloaded metal plate

Funds: 

the Fundamental Research Funds for the Central Universities 11600002014104001

More Information
  • 摘要:

    预载荷下板料激光弯曲成形是一种较新的板料弯曲成形方法,本文对其工艺参数进行了分析研究。使用软件ABAQUS建立了预载荷下板料激光弯曲成形的有限元模型,并进行了试验验证,在此模型的基础上,采用均匀设计法进行了变工艺参数仿真试验设计,利用仿真试验结果建立了各工艺参数与变形量间的回归模型,并进一步分析了工艺参数对变形量的影响及其内在原因。研究表明,各工艺参数中扫描速度对变形量的影响最大,而激光功率的影响最小;光斑直径与扫描速度间存在对变形量有高度显著影响的负交互作用;变形量随预载荷增大近似呈指数上升,随激光功率的增大近似呈线性增大,随光斑直径的增大近似呈线性下降,随扫描速度的增大呈现先减小后增大的趋势。

     

  • 图 1  成形过程的有限元模型

    1—左支撑;2—右支撑;3—顶头;4—板料。

    Figure 1.  Finite element model of forming processes

    图 2  有限元仿真结果

    Figure 2.  Finite element simulation results

    图 3  成形试验装置及成形件

    Figure 3.  Forming test devices and formed plate

    图 4  试验和仿真的力-位移曲线对比

    Figure 4.  Comparison of force-displacement curves between test and simulation

    图 5  预载荷对变形量的影响

    Figure 5.  Influence of preload on deformation amount

    图 6  激光功率对变形量的影响

    Figure 6.  Influence of laser power on deformation amount

    图 7  光斑直径对变形量的影响

    Figure 7.  Influence of laser spot diameter on deformation amount

    图 8  扫描速度对变形量的影响

    Figure 8.  Influence of scanning speed on deformation amount

    表  1  试验方案和结果

    Table  1.   Test scheme and results

    试验号 F/N P/W Φ/mm V/(mm·s-1) H/mm
    1 830 1 200 5.5 30 2.61
    2 830 1 500 4.5 25 3.49
    3 874 1 200 6.5 15 3.85
    4 874 1 500 5.0 10 6.02
    5 918 1 100 4.0 35 4.17
    6 918 1 400 6.0 25 2.94
    7 962 1 100 4.5 20 4.82
    8 962 1 400 6.5 10 6.82
    9 1 006 1 000 5.5 35 4.67
    10 1 006 1 300 4.0 30 5.53
    11 1 050 1 000 6.0 20 5.85
    12 1 050 1 300 5.0 15 7.48
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    表  2  各回归系数的t

    Table  2.   t values of regression coefficients

    回归系数 X1 X4 X12 X22 X42 X3X4
    t -5.33 -9.47 6.04 2.25 10.30 -7.76
    下载: 导出CSV
  • [1] 陈光南, 王秀凤, 罗耕星, 等. 压弯激光复合成形方法: 200710062910.2[P].2008-03-12.

    CHEN G N, WANG X F, LUO G X, et al.A forming methodology including bending and laser heating:200710062910.2[P].2008-03-12(in Chinese).
    [2] YIBAS B S, AKHTAR S, SHUJA S Z.Laser forming and welding processes[M].Heidelberg:Springer International Publishing, 2013:1-4.
    [3] GUAN Y J, SUN S, ZHAO G Q, et al.Finite element modeling of laser bending of pre-loaded sheet metals[J].Journal of Materials Processing Technology, 2003, 142(2):400-407. doi: 10.1016/S0924-0136(03)00603-4
    [4] XU L, LI W D, WAN M, et al.Laser bending process of preloaded sheet metal[C]//Proceedings of the 4th International Conference on New Forming Technology.Glasgow:EDP Sciences, 2015, 4:1-7.
    [5] 彭青, 陈光南, 吴臣武, 等.整体壁板激光辅助预应力成形[J].航空学报, 2009, 30(8):1544-1548. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HKXB200908030.htm

    PENG Q, CHEN G N, WU C W, et al.Laser-assisted pre-stress forming for integral panels[J].Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2009, 30(8):1544-1548(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HKXB200908030.htm
    [6] WANG X F, LIU D X, LI W D, et al.Study of laser bending of a preloaded titanium alloy sheet[J].Manufacturing Review, 2014, 1:1-6. doi: 10.1051/mfreview/2013001
    [7] VOLLERTSEN F, KOMEL I, KALS R.Laser bending of steel foils for micro parts by the buckling mechanism-A model[J].Modelling & Simulation in Materials Science & Engineering, 1995, 3(1):107-119. https://www.researchgate.net/publication/231027175_The_laser_bending_of_steel_foils_for_microparts_by_the_buckling_mechanism-a_model
    [8] LIU J, SUN S, GUAN Y J.Numerical investigation on the laser bending of stainless steel foil with pre-stresses[J].Journal of Materials Processing Technology, 2009, 209(3):1580-1587. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2008.04.006
    [9] YAO Z Q, SHEN H, SHI Y J.Numerical study on laser forming of metal plates with pre-loads[J].Computational Materials Science, 2007, 40(1):27-32. doi: 10.1016/j.commatsci.2006.10.024
    [10] ROOHI A H, GOLLO M H, NAEINI H M.External force-assisted laser forming process for gaining high bending angles[J].Journal of Manufacturing Processes, 2012, 14(3):269-276. doi: 10.1016/j.jmapro.2012.07.004
    [11] 彭青, 陈光南, 王明星, 等.工艺参数对激光辅助预应力成形效率的影响[J].中国激光, 2011, 38(10):73-77. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JJZZ201110014.htm

    PENG Q, CHEN G N, WANG M X, et al.Finite element modeling of laser bending of pre-loaded sheet metals[J].Chinese Journal of Lasers, 2011, 38(10):73-77(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JJZZ201110014.htm
    [12] 彭青, 陈光南, 王秀凤.激光辅助预应力成形的相似性问题[J].中国激光, 2009, 36(5):1261-1266. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JJZZ200905048.htm

    PENG Q, CHEN G N, WANG X F.Similarity criterion of laser-assisted pre-stress forming[J].Chinese Journal of Lasers, 2009, 36(5):1261-1266(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JJZZ200905048.htm
    [13] National Technical Information Service.Metallic materials properties development and standardization-01:DOT/FAA/AR-MMPDS-01[S].Washington, D.C.:Department of Transportation, 2003:166-181.
    [14] XI Y, ZHAN H Y, RASHID R A, et al.Numerical modeling of laser assisted machining of a beta titanium alloy[J].Computational Materials Science, 2014, 92(5):149-156. https://www.researchgate.net/publication/263164190_Numerical_modeling_of_laser_assisted_machining_of_a_beta_titanium_alloy
    [15] 方开泰.均匀设计与均匀设计表[M].北京:科学出版社, 1994:14-18.

    FANG K T.Uniform design and uniform design tables[M].Beijing:Science Press, 1994:14-18(in Chinese).
    [16] 唐启义.DPS数据处理系统[M].北京:科学出版社, 2013:474-477.

    TANG Q Y.DPS data processing system[M].Beijing:Science Press, 2013:474-477(in Chinese).
    [17] 王黎明.应用回归分析[M].上海:复旦大学出版社, 2008:64-65.

    WANG L M.Applied regression analysis[M].Shanghai:Fudan University Press, 2008:64-65(in Chinese).
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-06
  • 录用日期:  2016-08-26
  • 网络出版日期:  2017-06-20

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