【摘要】：相較于傳統(tǒng)的金屬塑性成形工藝,超聲振動(dòng)輔助成形具有降低成形力、減小金屬流動(dòng)應(yīng)力、降低工件與模具間的摩擦、提高金屬材料的塑性成形性能和最終成形件的表面質(zhì)量以及尺寸精度等優(yōu)點(diǎn)。超聲振動(dòng)塑性加工因其一系列的優(yōu)點(diǎn)受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者越來(lái)越廣泛的關(guān)注和研究,并為提高材料的塑性加工性能提供了一條新的途徑。本文進(jìn)行了 6063鋁合金超聲振動(dòng)輔助鐓粗成形過(guò)程的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究,主要針對(duì)試樣/模具表面摩擦系數(shù)測(cè)定、不同潤(rùn)滑和振動(dòng)條件下超聲振動(dòng)對(duì)塑性成形過(guò)程的影響、超聲振動(dòng)輔助鋁合金鐓粗成形過(guò)程數(shù)值模擬等進(jìn)行了探究,分析了超聲振動(dòng)對(duì)6063鋁合金鐓粗過(guò)程的影響和作用情況,主要研究?jī)?nèi)容如下:利用圓環(huán)鐓粗法和能量法求解出圓環(huán)鐓粗過(guò)程中的分流面半徑,建立了一族摩擦因子作用下的圓環(huán)下壓量與內(nèi)徑變化量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,繪制出了圓環(huán)鐓粗實(shí)驗(yàn)的摩擦系數(shù)理論校正曲線。設(shè)計(jì)并進(jìn)行了不同潤(rùn)滑條件下的6063鋁合金圓環(huán)超聲振動(dòng)輔助鐓粗實(shí)驗(yàn),獲得了不同潤(rùn)滑下以及不同超聲振動(dòng)條件下的試樣/工具界面的摩擦系數(shù),從而得到了不同摩擦條件下,超聲振動(dòng)對(duì)鋁合金鐓粗成形過(guò)程中試樣/工具表面摩擦的作用規(guī)律。開(kāi)展了不同潤(rùn)滑條件下6063鋁合金圓環(huán)無(wú)振動(dòng)以及施加同一頻率不同振幅的超聲振動(dòng)鐓粗實(shí)驗(yàn),分析了超聲振動(dòng)對(duì)6063鋁合金鐓粗成形中的成形載荷、成形應(yīng)力、硬度、顯微組織、表面形貌和表面粗糙度的影響及作用規(guī)律,研究了超聲振動(dòng)"表面效應(yīng)"對(duì)零件的作用情況。研究了應(yīng)用ABAQUS有限元軟件對(duì)超聲振動(dòng)輔助鐓粗成形過(guò)程進(jìn)行模擬的數(shù)值建模方法,實(shí)現(xiàn)了超聲振動(dòng)輔助鐓粗成形過(guò)程的數(shù)值模擬。對(duì)數(shù)值模擬過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行了分析,研究了不同摩擦條件下,超聲振動(dòng)對(duì)鐓粗成形過(guò)程中試樣的變形速度、接觸壓力、接觸面積、試樣/工具表面摩擦力以及摩擦系數(shù)的影響。通過(guò)將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析,獲得了超聲振動(dòng)各參量對(duì)鐓粗成形過(guò)程的影響規(guī)律和作用機(jī)制。
[Abstract]:Compared with traditional metal plastic forming process, ultrasonic vibration assisted forming can reduce forming force, metal flow stress and friction between workpiece and die. The plastic forming properties of metal materials and the surface quality and dimensional precision of final forming parts are improved. Ultrasonic vibration plastic machining has attracted more and more attention and research by scholars at home and abroad because of its series of advantages, and provides a new way to improve the plastic workability of materials. The experiment and numerical simulation of ultrasonic vibration assisted upsetting of 6063 aluminum alloy were carried out in this paper. The friction coefficient of specimen / die surface was measured, and the influence of ultrasonic vibration on plastic forming process was studied under different lubrication and vibration conditions. The numerical simulation of aluminum alloy upsetting process assisted by ultrasonic vibration was studied. The influence of ultrasonic vibration on the upsetting process of aluminum alloy 6063 was analyzed and the effect of ultrasonic vibration on the upsetting process of 6063 aluminum alloy was analyzed. The main research contents are as follows: using the ring upsetting method and the energy method to solve the radius of the shunt surface in the process of ring upsetting, the corresponding relationship between the pressure under the ring and the change of the inner diameter under the action of a family of friction factors is established. The theoretical correction curve of friction coefficient for ring upsetting experiment is drawn. The ultrasonic vibration-assisted upsetting experiment of 6063 aluminum alloy ring under different lubrication conditions was designed and carried out. The friction coefficient of the specimen / tool interface under different lubrication and ultrasonic vibration conditions was obtained, thus the friction coefficient of the specimen / tool interface under different lubrication and ultrasonic vibration conditions was obtained. Effect of ultrasonic vibration on surface friction of specimen / tool during upsetting process of aluminum alloy. The ultrasonic vibration upsetting experiments of 6063 aluminum alloy rings under different lubrication conditions and the same frequency and different amplitude were carried out. The forming load, forming stress, hardness and microstructure of ultrasonic vibration on 6063 aluminum alloy during upsetting were analyzed. The effect of ultrasonic vibration "surface effect" on parts is studied in this paper. The effects of surface morphology and surface roughness on parts are studied. The numerical modeling method of ultrasonic vibration-assisted upsetting forming process is studied by using ABAQUS finite element software, and the numerical simulation of ultrasonic vibration-assisted upsetting forming process is realized. The effects of ultrasonic vibration on the deformation velocity, contact pressure, contact area, friction force and friction coefficient of specimen / tool surface during upsetting forming were studied under different friction conditions by analyzing the numerical simulation process and the results of the numerical simulation, and the effects of ultrasonic vibration on the deformation velocity, contact pressure, contact area, friction force and friction coefficient of the specimen were studied. By comparing the simulation results with the experimental results, the influence of ultrasonic vibration parameters on upsetting forming process and its mechanism were obtained.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG663;TG319

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本文編號(hào)：2430724