本文關鍵詞：錐形件差速卷制方法及工藝參數的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：錐形件因其優(yōu)良的流體動力學優(yōu)勢及多變的種類,在航空航天、重型機械、石油化工、建筑等領域都有廣泛應用。目前制備小型錐形件的常用方法是拉深成形,但是在拉深過程中容易出現變形不均勻、材料變薄、起皺等問題,而且拉深工藝不能夠保證大尺寸錐形件的成形,從而很難達到實際的要求。因此為了滿足現代工業(yè)對于高質量錐形件的需求,卷制成形錐形件的技術被更多的應用于制造業(yè)中,不過傳統(tǒng)直輥卷板機只能卷制出錐度較小的錐形件,而利用錐輥或輔助套筒等方法又只能加工具有某一特定錐度的錐形件,均不能達到快速、高效地制備質量優(yōu)異的錐形件的要求。故如何制定合理、可行的錐形件制造工藝,對于保證成形件的質量及提高生產效率具有重要的意義。本文采用新型差速卷制成形方法,通過改變分段式輥的輥速、上組工作輥的下壓量及下組工作輥之間的中心距,能夠獲得具有任意錐度的錐形件,改善了原有工藝的缺陷,實現了錐形件的高效、高質量加工。本文根據現有差速卷板設備的幾何參數建立有限元模型,對卷制錐形件的成形過程進行模擬分析,研究卷制過程中扇形板材在不同成形階段的受力情況及應力應變特點,并分析不同工藝參數對卷制結果的影響,為差速卷板設備及錐形件加工工藝的優(yōu)化提供理論基礎。主要的研究內容歸納如下:(1)基于現有差速卷板設備的規(guī)格,從彈塑性有限元分析著手,使用動態(tài)顯式方法建立有限元模型,說明單元的選擇、接觸與摩擦條件、邊界條件及工作輥輥速等參數的設置情況。根據現有設備的實際情況,分別采用矩形板材和扇形板材卷制了圓筒件和錐形件,發(fā)現成形件表面質量良好,曲率分布均勻,證明了差速卷制方法的可行性。(2)介紹板材彎曲成形原理,分析成形件在差速卷制過程中的受力情況及應力應變特點。研究結果表明板材成形時可根據受力的不同分為三個變形區(qū)域,各區(qū)域應力連續(xù)變化;在橫向方向上,前后工作輥的輥縫附近應力小,錐形件兩圓端的應力大,在厚度方向上錐形件上表面受壓應力,下表面受拉應力,且上、下兩面應力分布狀態(tài)相反,上表面小圓端應力小、大圓端應力大,下表面小圓端應力大、大圓端應力小。(3)對比不同材質板材的成形力大小,并對模擬結果的誤差進行分析。結果表明:材料的屈服應力大時所得錐形件的曲率小、曲率半徑大,且其成形力大;不同材質板材的成形力變化規(guī)律相似,前工作輥施加于板材的成形力在下壓結束后達到最大值,后工作輥施加于板材的成形力在卷制時達到最大值,兩者都隨時間起伏變化。成形件的輪廓曲線和出口端速度變化均勻,并且成形件半徑與目標件半徑的相對誤差小于5%,滿足精度要求。(4)研究工藝參數對差速卷制成形錐形件的影響。結果表明:隨著板厚的減小,前、后工作輥施加于板材的最大成形力減小,成形件的曲率半徑增大,但成形件邊緣處的等效應力大,容易出現失穩(wěn)現象;隨著下組工作輥間中心距的增大,前、后工作輥施加于板材的最大成形力減小,成形件的曲率半徑增大;摩擦系數較小時,成形件的應力分布較均勻,且隨著摩擦系數的增大,工作輥施加于板材的成形力在卷制的大多數時間內呈增大趨勢。
【關鍵詞】：差速卷制 數值模擬 錐形件 成形力 工藝參數
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG306
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 錐形件的成形方法及工藝研究11-13
• 1.3 卷板成形技術及設備13-14
• 1.4 國內外卷板成形技術與發(fā)展現狀14-16
• 1.5 數值模擬技術在卷板成形中的應用16-17
• 1.6 選題意義及主要研究內容17-19
• 1.6.1 選題意義17-18
• 1.6.2 主要研究內容18-19
• 1.7 小結19-21
• 第2章 板材彎曲成形基本原理及實驗研究21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 板材彎曲成形過程21-24
• 2.2.1 彎曲成形的平面假設22
• 2.2.2 彎曲成形的中性層位置22-23
• 2.2.3 彎曲成形的應力—應變曲線23-24
• 2.3 金屬彈塑性力學理論24-28
• 2.3.1 卷板成形原理24-25
• 2.3.2 卷板成形過程中板材的應力應變分布情況25-26
• 2.3.3 卷板成形過程中板材的力學分析26-28
• 2.4 差速卷制實驗28-32
• 2.4.1 差速卷板機簡介28-29
• 2.4.2 實驗過程及結果29-32
• 2.5 小結32-33
• 第3章 差速卷制錐形件有限元建模方法33-43
• 3.1 引言33
• 3.2 卷制錐形件幾何模型的建立33-35
• 3.3 有限元模型的建立35-40
• 3.3.1 材料參數36-37
• 3.3.2 單元的選擇37-38
• 3.3.3 接觸與摩擦條件38-39
• 3.3.4 邊界條件39-40
• 3.4 卷制錐形件的數值模擬結果40-42
• 3.5 小結42-43
• 第4章 差速卷制錐形件的變形分析43-59
• 4.1 引言43
• 4.2 差速卷制板材的成形區(qū)域劃分43-44
• 4.3 差速卷制過程中板材的變形狀態(tài)44-50
• 4.3.1 成形過程板材的應力應變特點44-48
• 4.3.2 加載區(qū)域的應力分布48-50
• 4.4 不同材質板材差速卷制數值模擬分析50-54
• 4.5 差速卷制錐形件模擬結果誤差分析54-57
• 4.6 小結57-59
• 第5章 工藝參數對差速卷制錐形件的影響分析59-71
• 5.1 引言59
• 5.2 有限元模型59-60
• 5.3 板材厚度對差速卷制的影響60-63
• 5.4 下組工作輥中心距對差速卷制的影響63-67
• 5.5 摩擦條件對差速卷制的影響67-69
• 5.6 小結69-71
• 第6章 結論與展望71-73
• 參考文獻73-78
• 致謝78

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本文編號：352491