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

  更多相關文章： 超長筒形件 同步旋轉模環(huán)旋壓 有限元 壁厚差 軸向應力

【摘要】：筒形件在航天、兵器、航空等領域是一類應用十分廣泛的零件。對于8m以上的超長筒形件,傳統(tǒng)強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,產生焊接變形和局部縮徑。傳統(tǒng)強力旋壓僅在一瑞施加進給比,在對超長筒形件旋壓時,由于超長筒體長度較長產生的自重較大,容易形成彎曲變形,無法達到圓度、直線度、直徑精度的要求。針對上述強力旋壓存在的不足,本文采用了全新的旋壓成形技術-同步旋轉模環(huán)旋壓,在傳統(tǒng)的強力旋壓基礎上在旋壓件的一端增加軸向推力,另一端施加自適應的軸向拉力,兩端同時主動旋轉,工件在移動和旋轉過程中完成加工；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品的圓度、直線度等關鍵精度遠遠高于傳統(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鍵性問題進行了分析,對模型進行了合理的簡化和假設。簡單的描述了旋壓成形有限元模擬相關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模環(huán)旋壓成形過程中等效應力應變的分布,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行了研究,如起皺、鼓形、擴徑。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、進給比、圓角半徑、成形角等。采用正交試驗和數(shù)值模擬結合的方法對工藝參數(shù)進行優(yōu)化,以最小軸向應力和壁厚差為目標,分析了不同工藝參數(shù)對筒形件同步旋轉模環(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)。
【關鍵詞】：超長筒形件 同步旋轉模環(huán)旋壓 有限元 壁厚差 軸向應力
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 同步旋轉模環(huán)旋壓的特點15-16
• 1.5 有限元模擬技術的發(fā)展現(xiàn)狀16-20
• 1.5.1 有限元數(shù)值模擬技術的發(fā)展16-17
• 1.5.2 有限元數(shù)值模擬關鍵技術在旋壓中的應用17-20
• 1.6 主要研究內容20-21
• 第二章 同步旋轉模環(huán)旋壓的數(shù)值模擬21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 同步旋轉模環(huán)旋壓有限元數(shù)值模擬基礎21-27
• 2.2.1 彈塑性本構方程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 同步旋轉模環(huán)旋壓數(shù)值模擬關鍵技術27-32
• 2.4.1 幾何模型構建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32-33
• 第三章 筒形件同步旋轉模環(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 主軸轉速37-38
• 3.4 減薄旋壓的變形力學分析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 同步旋轉模環(huán)旋壓過程中應力應變分布45-50
• 3.6.1 速度差對成形過程的影響45-46
• 3.6.2 等效應力應變分布46-48
• 3.6.3 三向應力分布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 擴徑53-54
• 3.8.3 起皺54
• 3.9 小結54-55
• 第四章 基于正交試驗對筒形件同步旋轉模環(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 目標函數(shù)的選取58
• 4.3 正交試驗結果與分析58-62
• 4.4 工藝參數(shù)的優(yōu)化62-63
• 4.5 小結63-65
• 結論65-67
• 參考文獻67-72
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文72-73
• 致謝73

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李明哲;劉書娟;羅永和;崔明輝;劉殿武;;多點調形旋壓成形機在化工設備制造中的應用[J];石油和化工設備;2008年02期

2 ;熱旋壓成形[J];機械工人熱加工技術資料;1977年12期

3 艾方;旋壓成形技術[J];模具技術;1998年02期

4 朱九成,蘇華;無靠模旋壓成形工藝[J];現(xiàn)代制造工程;2002年06期

5 梁濤,王琨;雙向彎曲件的旋壓成形[J];機械工程師;2002年02期

6 邢偉榮;帶輪旋壓成形原理及工藝分析[J];山西機械;2002年03期

7 湯百智,朱九成,蘇華;無靠模旋壓成形工藝探討[J];模具工業(yè);2002年05期

8 夏琴香;三維非軸對稱零件旋壓成形工藝及設備[J];新技術新工藝;2003年12期

9 梁燕飛,楊維鏘,郭澤民;燈座旋壓成形工藝[J];鍛壓裝備與制造技術;2004年01期

10 夏琴香;三維非軸對稱零件旋壓成形機理研究[J];機械工程學報;2004年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王健飛;李繼貞;陳福龍;;旗燈桿旋壓成形工藝及專用設備的開發(fā)[A];第十一屆全國旋壓技術交流大會論文集[C];2008年

2 夏琴香;阮鋒;任曉龍;;三維非回轉體薄壁空心零件的旋壓成形技術[A];第八屆全國塑性加工學術年會論文集[C];2002年

3 毛柏平;沈健;;6061鋁合金特種筒形件旋壓成形工藝及其組織性能的研究[A];中國有色金屬學會第十二屆材料科學與合金加工學術年會論文集[C];2007年

4 王大力;張銳;徐恒秋;李茂盛;;復合筋零件旋壓成形初步研究[A];第十一屆全國旋壓技術交流大會論文集[C];2008年

5 呂昕宇;劉黎明;雷濵;楊俊;;普旋軌跡對鈦合金旋壓成形的影響分析[A];第十一屆全國旋壓技術交流大會論文集[C];2008年

6 馬世成;李曉海;王東坡;王振杰;;筒形件旋壓成形的數(shù)值模擬分析[A];第十一屆全國旋壓技術交流大會論文集[C];2008年

7 夏琴香;尚越;孫凌燕;王甲子;葉邦彥;;梯形內齒旋壓成形缺陷分析及工藝方法研究[A];第十一屆全國旋壓技術交流大會論文集[C];2008年

8 毛柏平;王振生;沈健;;6061鋁合金簡形件旋壓成形工藝及其組織性能的研究[A];第十一屆全國旋壓技術交流大會論文集[C];2008年

9 夏琴香;阮鋒;任曉龍;;三維非回轉體薄壁空心零件的旋壓成形技術[A];制造業(yè)與未來中國——2002年中國機械工程學會年會論文集[C];2002年

10 李亞非;;曲面薄壁異形件的旋壓成形工藝[A];中國工程物理研究院科技年報（2005）[C];2005年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王健飛 劉德貴;旋壓成形——神奇的金屬成形技術[N];中國航空報;2013年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 賴周藝;非圓橫截面空心零件旋壓成形機理研究[D];華南理工大學;2012年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 何陽;鈦合金筒形件強力旋壓成形研究[D];長安大學;2015年

2 鄭幫智;發(fā)動機多楔帶輪旋壓成形仿真的研究[D];西南交通大學;2016年

3 劉祥彬;集群式鋼球旋壓成形工藝及其數(shù)值模擬研究[D];吉林大學;2016年

4 劉成;Hastelloy C-276合金管材旋壓成形數(shù)值模擬及實驗研究[D];北京有色金屬研究總院;2016年

5 王琳;超長薄壁筒形件同步旋轉模環(huán)旋壓成形參數(shù)與缺陷的控制研究[D];中北大學;2016年

6 劉陶;鎂合金筒體件旋壓成形工藝研究[D];重慶大學;2010年

7 王映品;五邊形截面空心零件旋壓成形數(shù)值模擬與工藝研究[D];華南理工大學;2011年

8 蘇暢;厚壁封頭無胎溫旋壓成形的數(shù)值模擬[D];燕山大學;2001年

9 孟艷梅;曲母線形件復合旋壓成形的數(shù)值模擬及工藝分析[D];燕山大學;2005年

10 胡文駿;薄壁曲母線形件旋壓成形的數(shù)值模擬及工藝研究[D];湘潭大學;2011年

，

本文編號：830201