本文關(guān)鍵詞：多模具約束下管材數(shù)控彎曲成形數(shù)值模擬研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控彎管技術(shù)正朝著高精度、高效率和低成本的方向發(fā)展,而管材數(shù)控彎曲成形是多模具約束下的復(fù)雜過程,成形參數(shù)選取不當(dāng)容易產(chǎn)生各種成形缺陷。0Cr21Ni6Mn9N不銹鋼管為航空航天領(lǐng)域常用導(dǎo)管,但其強(qiáng)度高、延伸率低、屈彈比大等特點(diǎn),使其具有成形難度大、成形質(zhì)量差等問題。為此,本文以0Cr21Ni6Mn9N不銹鋼管為研究對(duì)象,模擬分析了不同模具組合、工藝參數(shù)及材料參數(shù)對(duì)其數(shù)控彎曲成形質(zhì)量的影響規(guī)律,并獲得了其數(shù)控彎曲的成形極限,研究結(jié)果對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)作用。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:基于ABAQUS/Explicit有限元平臺(tái),建立了不同模具組合下的0Cr21Ni6Mn9N不銹鋼管數(shù)控彎曲三維彈塑性有限元模型,采用建立的有限元模型,模擬分析了不同模具組合對(duì)管材數(shù)控彎曲成形的應(yīng)力應(yīng)變分布、壁厚變化和截面畸變的影響規(guī)律,并確定了最佳的模具組合為彎曲模+壓塊+夾塊+芯棒。在最佳的模具組合下,研究分析了工藝參數(shù)對(duì)0Cr21Ni6Mn9N不銹鋼管數(shù)控彎曲成形質(zhì)量的影響規(guī)律,并獲得了工藝參數(shù)的合理取值。結(jié)果表明:(1)壁厚減薄率隨著芯棒與管材的間隙Cm、彎曲模與管材間的摩擦系數(shù)fb、壓塊與管材間的摩擦系數(shù)fp和助推塊速度vp的增大或壓塊與管材的間隙Cp、芯棒與管材間的摩擦系數(shù)fm和芯棒伸出量e的減小而減小;而隨著彎曲模與管材的間隙Cb的增大先減小后增大。(2)壁厚增厚率隨著芯棒與管材的間隙Cm、壓塊與管材間摩擦系數(shù)fp和助推塊速度vp的增大或壓塊與管材的間隙Cp的減小而增大;隨著彎曲模與管材的間隙Cb的增大先減小后增大;而彎曲模與管材間的摩擦系數(shù)fb、芯棒與管材間的摩擦系數(shù)fm和芯棒伸出量e對(duì)壁厚增厚率影響不大。(3)截面畸變率隨著芯棒與管材的間隙Cm、彎曲模與管材的間隙Cb、壓塊與管材的間隙Cp和芯棒與管材間的摩擦系數(shù)fm的增大或彎曲模與管材間的摩擦系數(shù)fb、壓塊與管材間的摩擦系數(shù)fp、助推塊速度vp和芯棒伸出量e的減小而增大。(4)綜合考慮各工藝參數(shù)對(duì)管材數(shù)控彎曲成形壁厚變化和截面畸變的影響,Cm、Cb、Cp、fm、fb、fp、vp和e的合理取值分別為0.075mm、0.1mm、0.05mm、0.05、0.25、0.25、1.0vp和1.0mm。在最佳的模具組合和合理的工藝參數(shù)取值下,研究分析了材料參數(shù)對(duì)0Cr21Ni6Mn9N不銹鋼管數(shù)控彎曲成形質(zhì)量的影響規(guī)律。結(jié)果表明:(1)壁厚減薄率隨著厚向異性指數(shù)r和強(qiáng)度系數(shù)K的增大或硬化指數(shù)n和泊松比v的減小而減小;而屈服應(yīng)力s?對(duì)壁厚減薄影響不大。(2)壁厚增厚率隨著厚向異性指數(shù)r和強(qiáng)度系數(shù)K的增大或硬化指數(shù)n的減小而減小;而泊松比v和屈服應(yīng)力s?對(duì)壁厚增厚率影響不大。(3)截面畸變率著隨厚向異性指數(shù)r、強(qiáng)度系數(shù)K和硬化指數(shù)n的增大先減小后增大;隨著屈服應(yīng)力s?的增大而增大;而泊松比v對(duì)截面畸變率的影響不大。提出了管材數(shù)控彎曲成形極限的確定方法,并在最佳的模具組合和合理的工藝參數(shù)下確定了規(guī)格為?6.35mm?0.41mm的0Cr21Ni6Mn9N不銹鋼管的最小相對(duì)彎曲半徑為2.0。
【關(guān)鍵詞】：0Cr21Ni6Mn9N不銹鋼管 模具組合 成形參數(shù) 成形質(zhì)量 成形極限
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG306
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 引言10
• 1.2 管材彎曲成形方法及成形特點(diǎn)10-17
• 1.2.1 管材彎曲成形方法10-15
• 1.2.2 管材彎曲成形特點(diǎn)15-17
• 1.3 管材彎曲成形壁厚變化和截面畸變的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 管材彎曲成形極限的研究現(xiàn)狀19
• 1.5 選題背景及意義19-20
• 1.6 研究方案和內(nèi)容20-22
• 1.6.1 研究方案20
• 1.6.2 研究?jī)?nèi)容20-22
• 第二章 金屬塑性成形基本理論及彈塑性有限元法22-29
• 2.1 引言22
• 2.2 金屬塑性成形力學(xué)基礎(chǔ)22-25
• 2.2.1 物體構(gòu)型和運(yùn)動(dòng)的描述22-23
• 2.2.2 應(yīng)力分析23-25
• 2.2.3 應(yīng)變分析25
• 2.3 彈塑性有限元法25-28
• 2.3.1 彈塑性有限元模型26
• 2.3.2 屈服準(zhǔn)則26-27
• 2.3.3 算法的選取27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 管材數(shù)控彎曲成形有限元建模及成形質(zhì)量指標(biāo)29-35
• 3.1 引言29
• 3.2 管材數(shù)控彎曲成形有限元模型的建立29-32
• 3.2.1 幾何模型的建立29-30
• 3.2.2 材料模型的建立30
• 3.2.3 單元類型的確定30-31
• 3.2.4 接觸條件設(shè)置31-32
• 3.2.5 邊界條件定義32
• 3.3 管材數(shù)控彎曲成形質(zhì)量指標(biāo)32-33
• 3.3.1 壁厚變化32-33
• 3.3.2 截面畸變33
• 3.4 有限元模型的驗(yàn)證33-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 第四章 不同模具組合下管材數(shù)控彎曲成形質(zhì)量研究35-42
• 4.1 引言35
• 4.2 不同模具組合下管材數(shù)控彎曲成形應(yīng)力應(yīng)變分析35-39
• 4.2.1 應(yīng)力分析36-38
• 4.2.2 應(yīng)變分析38-39
• 4.3 不同模具組合下管材數(shù)控彎曲成形質(zhì)量分析39-41
• 4.3.1 壁厚變化分析40
• 4.3.2 截面畸變分析40-41
• 4.4 模具組合的確定41
• 4.5 本章小結(jié)41-42
• 第五章 管材數(shù)控彎曲成形質(zhì)量及成形極限研究42-59
• 5.1 引言42
• 5.2 工藝參數(shù)對(duì)管材數(shù)控彎曲成形質(zhì)量的影響42-50
• 5.2.1 間隙對(duì)管材數(shù)控彎曲成形質(zhì)量的影響42-45
• 5.2.2 摩擦對(duì)管材數(shù)控彎曲成形質(zhì)量的影響45-48
• 5.2.3 壓塊助推速度對(duì)管材數(shù)控彎曲成形質(zhì)量的影響48-49
• 5.2.4 芯棒伸出量對(duì)管材數(shù)控彎曲成形質(zhì)量的影響49-50
• 5.3 材料參數(shù)對(duì)管材數(shù)控彎曲成形質(zhì)量的影響50-55
• 5.3.1 厚向異性指數(shù)的影響50-52
• 5.3.2 強(qiáng)度系數(shù)的影響52-53
• 5.3.3 硬化指數(shù)的影響53
• 5.3.4 泊松比的影響53-54
• 5.3.5 屈服應(yīng)力的影響54-55
• 5.4 管材數(shù)控彎曲成形極限研究55-57
• 5.4.1 管材數(shù)控彎曲成形極限的確定方法55-56
• 5.4.2 0Cr21Ni6Mn9N不銹鋼管數(shù)控彎曲成形極限56-57
• 5.5 本章小結(jié)57-59
• 第六章 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 致謝64-65

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