【摘要】：在實際生產(chǎn)中,成形件的質(zhì)量受多方面因素的影響,其中摩擦在管材液壓成形中起著至關(guān)重要的作用,對金屬薄壁管的成形性能有著不良影響。沖擊液壓成形技術(shù)是建立在管材液壓成形技術(shù)基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種新型成形技術(shù),它是通過結(jié)合普通沖壓和液壓成形,將薄壁管或薄壁板成形為不同形狀零件的先進(jìn)制造技術(shù)。在沖擊液壓成形過程中,管材受到短時間的沖擊液壓載荷而發(fā)生快速脹形,摩擦系數(shù)可能隨著管材高速塑性變形而呈現(xiàn)動態(tài)變化趨勢,此時管材導(dǎo)向區(qū)的摩擦特性可能表現(xiàn)得更加復(fù)雜。因此,探究沖擊液壓環(huán)境下管材導(dǎo)向區(qū)的摩擦特性,進(jìn)一步揭示不同沖擊載荷等參數(shù)對摩擦系數(shù)的影響規(guī)律,具有重要的研究意義。本文采用理論分析、數(shù)值模擬和試驗研究相結(jié)合的研究方法,基于塑性力學(xué)、液壓成形、先進(jìn)傳感技術(shù)和在線檢測等技術(shù),開展金屬薄壁管在沖擊載荷下動態(tài)摩擦特性的研究。其主要研究內(nèi)容為四個方面:(1)對比高速作用下金屬塑性變形時摩擦系數(shù)的測量方法及原理,為后續(xù)的研究奠定基礎(chǔ);(2)利用本課題組所開發(fā)的摩擦系數(shù)測量裝置對SUS304不銹鋼管材和TP2紫銅管材進(jìn)行了沖擊液壓成形試驗,研究了兩種管材在沖擊加載下管材導(dǎo)向區(qū)摩擦系數(shù)的變化情況;(3)通過管材沖擊液壓成形試驗,獲得了兩種管材導(dǎo)向區(qū)摩擦系數(shù)變化曲線,揭示了沖擊速度等參數(shù)對摩擦系數(shù)的影響規(guī)律,并比較了TP2紫銅管材在普通液壓和沖擊液壓環(huán)境下摩擦系數(shù)的異同與聯(lián)系;(4)通過ABAQUS有限元分析軟件進(jìn)行了與試驗條件相同的有限元模擬,通過對比仿真結(jié)果和試驗結(jié)果,驗證了有限元模型的精度。研究結(jié)果表明:(1)無論哪種管材,其導(dǎo)向區(qū)的摩擦系數(shù)在成形過程中一直發(fā)生動態(tài)變化,均呈現(xiàn)下降的趨勢。(2)針對SUS304不銹鋼管材,同一長度管材,隨著沖擊速度的增大,摩擦系數(shù)在前面部分下降速度越快,后面部分摩擦系數(shù)的下降速度降低;同一沖擊速度下,隨著管材長度的增加,脹形時間的前面部分摩擦系數(shù)的下降速度更快,而成形時間的后面部分,摩擦系數(shù)的變化速度變小,基本上不發(fā)生變化。(3)針對TP2紫銅管材,隨著沖擊速度的增大,在成形時間的前面部分摩擦系數(shù)的下降速度變大,后面部分的下降速度變小,最終基本保持不變;隨著沖擊速度的增大,液體壓力的曲線變化趨勢更陡峭,即液體壓力曲線的增加速度變大,成形所需的最大液體壓力值也越大。(4)普通液壓環(huán)境下摩擦系數(shù)的下降幅度較小,摩擦系數(shù)的變化曲線較為平緩;沖擊液壓環(huán)境下摩擦系數(shù)下降幅度較大,即摩擦系數(shù)的下降速度較快。(5)通過對比有限元仿真和試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),所構(gòu)建的有限元模型的精度滿足要求。
【學(xué)位授予單位】：桂林電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG115.58
【圖文】：

管材在兩者的共同作用下，產(chǎn)生塑性變形的一種成形技術(shù)。該技術(shù)通常又被稱之為內(nèi)高壓成形技術(shù)（Internal high pressure forming）、液體膨脹技術(shù)（Liquid bulge forming）和管材膨脹成形（Bulge forming of tube）等[2, 3]。THF技術(shù)的工作原理，如圖1.1所示。將長度適宜、去除毛刺的管材放入下模具型腔的合適位置，完成管材定位，如圖1.1(a)所示；閉合上下模具并鎖緊，使管材在模具內(nèi)部壓緊并完成密封，同時向管材內(nèi)部注入高壓液體，如圖1.1(b)所示；管材在內(nèi)部高壓液體和兩端軸向載荷的共同作用下脹大成形，如圖1.1(c)所示；待管材完全脹起后，停止供液，打開上下模，取出成形后的管件，成形結(jié)束，如圖1.1(d)所示。上模上模堵頭堵頭（半剖）閉合模具管坯（半剖）（a）管坯定位 （b）密封充液下模

2（2）軸壓脹形：指的是管材在液體壓力和管端受到軸向載荷的共同作用下，使管材成形的過程，如圖1.2(b)所示。（3）復(fù)合脹形：指的是管材除了受到液體壓力和管端軸向力外，還受徑向載荷的作用而成形的過程，成形過程較為復(fù)雜，如圖1.2(c)所示。圖 1.2 三種典型的管材液壓成形工藝由于各種復(fù)雜的中空截面構(gòu)件，采用THF技術(shù)可以一次性成形，與傳統(tǒng)的機加工和焊接等技術(shù)相比，THF技術(shù)具有下述優(yōu)勢[6, 7]：（1）零件的重量得到減輕，節(jié)省了材料。（2）模具的數(shù)量減少，避免了資源的浪費。（3）零件的強度和剛度得到了更好的改善。（4）零件的成本降低，工藝簡單化。（5）零件的種類多樣化。隨著社會的高速發(fā)展

（c）凸輪軸 圖 1.3 THF 技術(shù)在同時，THF 技術(shù)還在其他領(lǐng)域內(nèi)得日常生活等領(lǐng)域，包括空調(diào)和冰箱冷凝器生活中的水龍頭接頭和自行車的車架等，生產(chǎn)技術(shù)具有工序繁瑣、生產(chǎn)效率低和成零部件，已經(jīng)成為一種新的發(fā)展態(tài)勢。（a）自行車車架 圖 1.4 THF 技術(shù)在§1.2 沖擊液壓

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳春蕾;楊連發(fā);;管材液壓成形中表面粗糙度與液體壓強對摩擦系數(shù)的影響[J];鍛壓技術(shù);2014年11期

2 郎利輝;王少華;楊春雷;袁超;;新型沖擊充液復(fù)合成形工藝及其關(guān)鍵技術(shù)研究[J];鍛壓技術(shù);2014年07期

3 苑世劍;何祝斌;劉鋼;王小松;韓聰;;內(nèi)高壓成形理論與技術(shù)的新進(jìn)展[J];中國有色金屬學(xué)報;2011年10期

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 雷攀;簡單加載路徑下管材徑壓脹形的成形性研究[D];桂林電子科技大學(xué);2012年

2 陳奉軍;管材徑壓脹形成形規(guī)律的研究[D];桂林電子科技大學(xué);2009年

本文編號：2802429