管材內(nèi)高壓成形是一種先進(jìn)的輕量化制造技術(shù),廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天等領(lǐng)域空心變截面構(gòu)件的制造。但是,由于內(nèi)高壓成形以拉伸變形為主,成形過(guò)程中不可避免的出現(xiàn)壁厚減薄和壁厚分布不均勻。針對(duì)管材內(nèi)高壓成形壁厚減薄的問(wèn)題,本文提出了將壓縮變形和內(nèi)高壓成形相結(jié)合的管材軸向充壓鐓形技術(shù),其核心思想是在內(nèi)壓支撐下通過(guò)施加軸向位移對(duì)管材進(jìn)行壓縮變形,使其長(zhǎng)度縮短,壁厚增加。以6063鋁合金為研究對(duì)象,研制了軸向充壓鐓形的實(shí)驗(yàn)裝置,通過(guò)理論分析、有限元模擬和實(shí)驗(yàn)研究,系統(tǒng)的分析了管材軸向充壓鐓形的塑性變形規(guī)律、壁厚分布規(guī)律和起皺機(jī)制,為管材軸向充壓鐓形的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。通過(guò)對(duì)鐓形過(guò)程中管材不同區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)的研究,分析了不同區(qū)域的塑性變形順序,揭示了壁厚減薄率降低的機(jī)理。在初期脹形中雖然大徑區(qū)和過(guò)渡區(qū)出現(xiàn)了壁厚減薄,但在鐓形過(guò)程中,減薄最嚴(yán)重的大徑區(qū)等效應(yīng)力始終最大而先進(jìn)入塑性變形,然后向過(guò)渡區(qū)擴(kuò)展,最后是送料區(qū),即管材各區(qū)域在鐓形過(guò)程中的變形順序?yàn)?大徑區(qū)優(yōu)先,過(guò)渡區(qū)次之,最后是送料區(qū),從理論上證明了軸向充壓鐓形可以降低管材的壁厚減薄率。給出了管材軸向充壓鐓形缺陷和失效形式。針對(duì)圓角填充階段的下圓角... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

掛車空心主軸[12]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文-2-1.2變徑管制造技術(shù)現(xiàn)狀1.2.1縮徑成形技術(shù)縮徑成形工藝是通過(guò)施加軸向壓力將管材擠入錐形凹模中，在模具壓力作用下使其外徑減小的成形方法[4]�？s徑成形具有模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、產(chǎn)品性能好和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于石油和化工等領(lǐng)域變徑管的生產(chǎn)。而在汽車領(lǐng)域，燕山大學(xué)王連東等[5-7]建立了管材縮徑成形的力學(xué)模型，分析了殼體自由推壓縮徑變形，給出了各變形區(qū)軸向應(yīng)力的解析解和不同道次極限縮徑系數(shù)的解法，并將縮徑成形與液壓脹形相結(jié)合提出了汽車橋殼復(fù)合液壓脹形技術(shù)，研究了工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合液壓脹形的影響，成功制造了商用車橋殼。隨后，徐永生[8]在此基礎(chǔ)上提出了管材推壓拉拔縮徑成形工藝，通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究分析了成形過(guò)程中的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)和壁厚分布規(guī)律，對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化使之與橋殼脹壓成形工藝更好的配合。而北京機(jī)電研究所徐春國(guó)等[9-11]分析了管材熱縮徑過(guò)程中變形溫度、半錐角和縮徑比對(duì)縮徑成形力的影響，開(kāi)發(fā)了制造掛車主軸的變溫度場(chǎng)縮徑成形工藝并成功制造了掛車整體空心主軸，如圖1-1所示。然而，在縮徑成形過(guò)程中，材料的硬化會(huì)隨著縮徑量增大變嚴(yán)重，導(dǎo)致未變形區(qū)的變形抗力增加，當(dāng)變形抗力超過(guò)其屈服極限時(shí)就會(huì)導(dǎo)致失穩(wěn)或破裂，造成零件報(bào)廢，如圖1-2所示[13]。同時(shí)，縮徑成形的縮徑比受到原始材料性能的限制，對(duì)于塑性能力較差的材料，當(dāng)縮徑比較大時(shí)必須進(jìn)行多道次成形[14-16]。圖1-1掛車空心主軸[12]Fig.1-1Hollowshaftoftrailer[12]圖1-2縮徑成形缺陷[13]Fig.1-2Defectivetubeofsinkingprocess[13](a)wrinkling;(b)buckling

第1章緒論-3-1.2.2旋壓成形技術(shù)旋壓成形是一種中空回轉(zhuǎn)體零件的成形方法。旋壓時(shí)，利用旋輪的軸向和徑向運(yùn)動(dòng)對(duì)固定的管材端部施加局部壓力，使管材端部在旋輪作用下發(fā)生塑性變形，從而成形所需的零件，變徑管的旋壓成形原理如圖1-3所示[17]。根據(jù)變形過(guò)程中管材壁厚的變化，旋壓成形可分為普通旋壓和強(qiáng)力旋壓。普通旋壓只改變管材形狀，壁厚基本不發(fā)生變化；強(qiáng)力旋壓不僅改變形狀，還會(huì)改變其厚度。相比于其他中空零件成形方法，旋壓過(guò)程中由于是局部塑性變形，變形區(qū)小，因此所需的變形力大大降低；旋壓成形主要依靠旋輪，模具數(shù)量減少，設(shè)備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)加熱旋壓，成形柔性化程度高，已廣泛應(yīng)用于鋁合金、鎂合金和鈦合金中空零件的中小批量生產(chǎn)。圖1-3變徑管旋壓成形原理[17]Fig.1-3Principleofspinningforming[17]旋壓成形技術(shù)自出現(xiàn)以來(lái)，許多學(xué)者就通過(guò)理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬對(duì)旋壓成形變形規(guī)律和成形質(zhì)量進(jìn)行了研究，為旋壓的應(yīng)用提供了理論依據(jù)[18-29]。目前，旋壓成形的尺寸范圍很大，對(duì)于筒形件，其直徑在3mm~10m之間，厚度在0.4~25mm之間。隨著旋壓成形技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)不再局限于利用旋壓成形軸對(duì)稱中空零件，如三元催化器(圖1-4所示)，而是通過(guò)改變旋壓成形方式、模具結(jié)構(gòu)和偏心距等方式來(lái)成形更多形狀的零件。夏琴香等[20,21,30-32]提出了非軸對(duì)稱零件旋壓成形工藝，研究了工藝參數(shù)對(duì)非對(duì)稱旋壓成形的影響規(guī)律，并在自主研制的成形設(shè)備上成功制造了三維非對(duì)稱中空零件，如圖1-5所示，突破了傳統(tǒng)旋壓成形的限制。但是，由于旋壓技術(shù)的成形特點(diǎn)，成形機(jī)理復(fù)雜，影響因素較多，旋壓件的成形質(zhì)量難以準(zhǔn)確的控制，會(huì)產(chǎn)生起皺和破裂等宏觀缺陷，如圖1-6所示。尤其是對(duì)長(zhǎng)徑比大或厚徑比小的變徑管，旋壓成形

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]芯軸外徑對(duì)大變形推壓-拉拔復(fù)合縮徑的影響[J]. 王連東,劉超,劉恒,王曉迪,王志鵬.  中國(guó)機(jī)械工程. 2018(17)
[2]20Mn2合金鋼半掛車軸用無(wú)縫管溫?zé)岜緲?gòu)關(guān)系[J]. 張亞,徐春國(guó),郭永強(qiáng),熊建江,趙培峰.  塑性工程學(xué)報(bào). 2015(03)
[3]厚壁管溫?zé)峥s口與管壁增厚的數(shù)值模擬研究[J]. 張亞,徐春國(guó),任廣升,任偉偉,郭永強(qiáng),陳鈺金,鄭建,萬(wàn)松.  精密成形工程. 2014(04)
[4]預(yù)成形管坯壓制成形汽車橋殼的變形分析[J]. 王連東,楊東峰,崔亞平,陳國(guó)強(qiáng).  中國(guó)機(jī)械工程. 2013(19)
[5]附加前蓋對(duì)汽車橋殼脹-壓成形性的影響[J]. 崔亞平,王連東,楊立云,劉超.  中國(guó)機(jī)械工程. 2013(13)
[6]管件多道次縮徑旋壓過(guò)程的數(shù)值模擬與工藝分析[J]. 王華君,魯建飛,潘巧英,孫世為.  熱加工工藝. 2013(13)
[7]汽車橋殼液壓脹形工藝的研究及最新進(jìn)展[J]. 王連東,梁晨,馬雷,王建國(guó),楊東峰,崔亞平.  燕山大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(03)
[8]雙錐形管液壓成形過(guò)程中破裂和起皺的力學(xué)條件[J]. 苑文婧,劉曉航,田浩彬.  上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(01)
[9]鋁合金典型件熱介質(zhì)成形工藝的數(shù)值模擬[J]. 郎利輝,蔡高參,劉康寧,劉寶勝,杜平梅.  鍛壓技術(shù). 2011(06)
[10]內(nèi)高壓成形理論與技術(shù)的新進(jìn)展[J]. 苑世劍,何祝斌,劉鋼,王小松,韓聰.  中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2011(10)

博士論文
[1]異形截面薄壁焊管內(nèi)高壓成形規(guī)律研究[D]. 謝文才.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]難變形金屬筒形件熱強(qiáng)旋成形機(jī)理及工藝參數(shù)優(yōu)化[D]. 王興坤.華南理工大學(xué) 2018
[3]輕合金典型薄壁回轉(zhuǎn)件熱旋壓數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究[D]. 李琳琳.吉林大學(xué) 2017
[4]Ti-22Al-24.5Nb-0.5Mo板材氣脹成形微觀組織與形變耦合建模仿真[D]. 武永.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[5]商用車整體驅(qū)動(dòng)橋殼成形工藝及關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 李攀.機(jī)械科學(xué)研究總院 2017
[6]TA15鈦合金薄壁構(gòu)件熱強(qiáng)旋成形及性能強(qiáng)化機(jī)理研究[D]. 趙小凱.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[7]純鈦及鈦合金強(qiáng)力旋壓損傷演化規(guī)律及韌性斷裂預(yù)測(cè)[D]. 馬浩.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[8]中型卡車脹壓成形橋殼壓制成形工藝研究[D]. 楊東峰.燕山大學(xué) 2015
[9]非圓橫截面空心零件旋壓成形機(jī)理研究[D]. 賴周藝.華南理工大學(xué) 2012
[10]鎂合金管材熱態(tài)內(nèi)壓成形失穩(wěn)行為研究[D]. 湯澤軍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010

碩士論文
[1]高強(qiáng)鋼管縮徑旋壓成形性能及工藝研究[D]. 楊鑫.華南理工大學(xué) 2017
[2]重卡脹壓成形橋殼推壓拉拔縮徑工藝研究[D]. 徐永生.燕山大學(xué) 2016
[3]變溫度場(chǎng)下管材縮口變形規(guī)律及增厚成形工藝研究[D]. 張亞.機(jī)械科學(xué)研究總院 2015
[4]304不銹鋼旋壓件機(jī)械擴(kuò)徑工藝研究[D]. 徐祺煒.燕山大學(xué) 2015
[5]管件電磁縮徑成形的有限元分析[D]. 謝宏.吉林大學(xué) 2014
[6]管件電磁縮徑成形仿真分析及工藝參數(shù)設(shè)計(jì)[D]. 何文治.華中科技大學(xué) 2011



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