本文關(guān)鍵詞：超長薄壁筒形件同步旋轉(zhuǎn)模環(huán)旋壓成形參數(shù)與缺陷的控制研究

  更多相關(guān)文章： 超長筒形件 同步旋轉(zhuǎn)模環(huán)旋壓 有限元 壁厚差 軸向應(yīng)力

【摘要】：筒形件在航天、兵器、航空等領(lǐng)域是一類應(yīng)用十分廣泛的零件。對于8m以上的超長筒形件,傳統(tǒng)強(qiáng)力旋壓無法完成整體旋壓成形,分段成形后焊接,無法避免焊縫,產(chǎn)生焊接變形和局部縮徑。傳統(tǒng)強(qiáng)力旋壓僅在一瑞施加進(jìn)給比,在對超長筒形件旋壓時,由于超長筒體長度較長產(chǎn)生的自重較大,容易形成彎曲變形,無法達(dá)到圓度、直線度、直徑精度的要求。針對上述強(qiáng)力旋壓存在的不足,本文采用了全新的旋壓成形技術(shù)-同步旋轉(zhuǎn)模環(huán)旋壓,在傳統(tǒng)的強(qiáng)力旋壓基礎(chǔ)上在旋壓件的一端增加軸向推力,另一端施加自適應(yīng)的軸向拉力,兩端同時主動旋轉(zhuǎn),工件在移動和旋轉(zhuǎn)過程中完成加工；這種方式使用長度很短的環(huán)狀芯模(長度在300-500mm間),完成大直徑、高精度、超長筒體(8m以上)的整體旋壓成形。同時,依靠張力作用保證產(chǎn)品的圓度、直線度等關(guān)鍵精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)旋壓。本文基于有限元數(shù)值模擬軟件Simufact,對建模過程中的網(wǎng)格劃分、幾何建模及邊界條件等關(guān)鍵性問題進(jìn)行了分析,對模型進(jìn)行了合理的簡化和假設(shè)。簡單的描述了旋壓成形有限元模擬相關(guān)的彈塑性有限元基本理論,包括增量方程、虛功方程以及有限元求解方程等。分析了304固溶態(tài)不銹鋼筒形件同步旋轉(zhuǎn)模環(huán)旋壓成形過程中等效應(yīng)力應(yīng)變的分布,材料的流動,三向旋壓力的分布情況以及成形過程中的缺陷進(jìn)行了研究,如起皺、鼓形、擴(kuò)徑。分析了模環(huán)的受力情況,了解了不同工藝參數(shù)對成形過程的影響,并確定了主要工藝參數(shù)的取值范圍,如芯模長度、進(jìn)給比、圓角半徑、成形角等。采用正交試驗和數(shù)值模擬結(jié)合的方法對工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,以最小軸向應(yīng)力和壁厚差為目標(biāo),分析了不同工藝參數(shù)對筒形件同步旋轉(zhuǎn)模環(huán)旋壓的影響情況,確定了參數(shù)影響主次順序,并獲得較合理的成形工藝參數(shù),為同步旋轉(zhuǎn)模環(huán)旋壓成形工藝和參數(shù)優(yōu)化提供了理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：超長筒形件 同步旋轉(zhuǎn)模環(huán)旋壓 有限元 壁厚差 軸向應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG306
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 課題背景及研究意義10-11
• 1.1.1 課題背景10
• 1.1.2 研究意義10-11
• 1.2 旋壓工藝簡介11-13
• 1.3 筒體旋壓的發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.4 同步旋轉(zhuǎn)模環(huán)旋壓的特點(diǎn)15-16
• 1.5 有限元模擬技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀16-20
• 1.5.1 有限元數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展16-17
• 1.5.2 有限元數(shù)值模擬關(guān)鍵技術(shù)在旋壓中的應(yīng)用17-20
• 1.6 主要研究內(nèi)容20-21
• 第二章 同步旋轉(zhuǎn)模環(huán)旋壓的數(shù)值模擬21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 同步旋轉(zhuǎn)模環(huán)旋壓有限元數(shù)值模擬基礎(chǔ)21-27
• 2.2.1 彈塑性本構(gòu)方程21-23
• 2.2.3 增量方程23-24
• 2.2.4 有限元求解方程24-27
• 2.3 simufact有限元軟件介紹27
• 2.4 同步旋轉(zhuǎn)模環(huán)旋壓數(shù)值模擬關(guān)鍵技術(shù)27-32
• 2.4.1 幾何模型構(gòu)建27-28
• 2.4.2 網(wǎng)格劃分28-29
• 2.4.3 模型的簡化29
• 2.4.4 摩擦模型29-30
• 2.4.5 邊界條件定義30-31
• 2.4.6 材料模型31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 筒形件同步旋轉(zhuǎn)模環(huán)旋壓數(shù)值模擬及缺陷分析33-55
• 3.1 引言33
• 3.2 同步旋轉(zhuǎn)模環(huán)旋壓成型工藝33-34
• 3.3 工藝參數(shù)的選擇34-38
• 3.3.1 進(jìn)給比34-35
• 3.3.2 芯模長度35
• 3.3.3 成形角35-36
• 3.3.4 圓角半徑36-37
• 3.3.5 主軸轉(zhuǎn)速37-38
• 3.4 減薄旋壓的變形力學(xué)分析38-39
• 3.5 旋壓力的分析39-45
• 3.5.1 旋輪接觸面積的計算39-40
• 3.5.2 旋壓力的分布40-45
• 3.5.3 模環(huán)的受力分析45
• 3.6 同步旋轉(zhuǎn)模環(huán)旋壓過程中應(yīng)力應(yīng)變分布45-50
• 3.6.1 速度差對成形過程的影響45-46
• 3.6.2 等效應(yīng)力應(yīng)變分布46-48
• 3.6.3 三向應(yīng)力分布48-50
• 3.7 材料的流動50-51
• 3.8 主要缺陷分析51-54
• 3.8.1 鼓形51-53
• 3.8.2 擴(kuò)徑53-54
• 3.8.3 起皺54
• 3.9 小結(jié)54-55
• 第四章 基于正交試驗對筒形件同步旋轉(zhuǎn)模環(huán)旋壓的優(yōu)化55-65
• 4.1 引言55
• 4.2 正交試驗55-58
• 4.2.1 方案的確定55-56
• 4.2.2 正交表的建立56-58
• 4.2.3 目標(biāo)函數(shù)的選取58
• 4.3 正交試驗結(jié)果與分析58-62
• 4.4 工藝參數(shù)的優(yōu)化62-63
• 4.5 小結(jié)63-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文72-73
• 致謝73

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本文編號：830201