【摘要】：滾珠旋壓技術(shù)作為一種特殊的塑性加工方法,由于其加工的薄壁管質(zhì)量高、精度好而被廣泛用于生產(chǎn)加工低塑性、難變形、高質(zhì)量要求的零件。在滾珠旋壓過程中,溫度對管坯的塑性變形有著十分重要的影響,它不僅影響著材料本身特性,更影響著管件最終的成形質(zhì)量。本課題以高速滾珠旋壓過程中的溫度場為研究對象,通過有限元軟件建立鎂合金薄壁管材的有限元熱力耦合模型,對其生熱升溫規(guī)律及溫升可控性進(jìn)行了探索、分析、總結(jié)與驗(yàn)證。首先,通過有限元軟件ABAQUS建立了符合實(shí)際工況的高速滾珠旋壓有限元模型。以滿足實(shí)際工況為原則,完成了模型假設(shè)、幾何模型的建立、材料屬性的定義、單元選取與網(wǎng)格劃分以及邊界條件的設(shè)定等,建立了符合實(shí)際工況的高速滾珠旋壓有限元模型。其次,通過有限元熱力耦合模擬,獲取了管坯溫度場分布狀態(tài),得到了在滾珠旋壓進(jìn)程中,管坯的未變形區(qū)域、變形區(qū)域和已成形區(qū)域的溫度場變化規(guī)律,并得到了高速滾珠旋壓過程中管坯內(nèi)、外表面生熱升溫規(guī)律。再次,對不同工藝參數(shù)進(jìn)行有限元熱力耦合模擬,得到了進(jìn)給比、模環(huán)轉(zhuǎn)速、減薄量、滾珠直徑、摩擦系數(shù)對鎂合金管坯旋壓區(qū)溫度場的影響規(guī)律。各工藝參數(shù)對管坯的變形區(qū)生熱升溫都有較大的影響,變形區(qū)的溫度隨著摩擦系數(shù),模具轉(zhuǎn)速,減薄量和進(jìn)給比的提高而增加,隨著滾珠直徑的增大而減小,其中,減薄量對溫度的提高最為敏感。接著,通過對各工藝參數(shù)調(diào)配并進(jìn)行有限元熱力耦合模擬,發(fā)現(xiàn)在高轉(zhuǎn)速和大減薄量時變形區(qū)的溫度可以達(dá)到220℃以上,滿足鎂合金的溫?zé)岢尚蔚臏囟纫?驗(yàn)證了鎂合金薄壁管溫室旋壓的最適旋壓溫度的可實(shí)現(xiàn)性,并實(shí)現(xiàn)了最適旋壓溫度的可控性。同時探究了管坯徑向生熱均勻性。最后,通過對滾珠與管坯之間的摩擦系數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測定,得到了滾珠與管坯之間在不同溫度下的干摩擦系數(shù)和潤滑摩擦系數(shù),為有限元模型提供最為接近實(shí)際工況的摩擦系數(shù)。通過滾珠旋壓測溫實(shí)驗(yàn),得到了不同工藝參數(shù)下的管坯旋壓區(qū)溫度值,并與仿真結(jié)果進(jìn)行對比,實(shí)驗(yàn)所測量的結(jié)果與仿真模擬結(jié)果基本吻合,驗(yàn)證了有限元熱力耦合仿真結(jié)果的可靠性。
【圖文】：

壓工藝概述最早起源于我國的陶瓷制造工藝，在 13 世紀(jì)的時候被引入到了飛速發(fā)展于美國。上世紀(jì) 60 年代，旋壓技術(shù)傳到我國并被諸多的，該技術(shù)已經(jīng)取得了較為完善的研究成果[1-2]，基本上在技術(shù)開發(fā)造、實(shí)際應(yīng)用等方面都具有了完備的體系[3-4]，并由于其具有多種航空、兵器等多個行業(yè)[5-6]。是旋壓技術(shù)中的一種特殊的強(qiáng)力旋壓技術(shù)。滾珠旋壓的變形工具類件，，變形加工是靠滾珠和管件之間的摩擦接觸擠壓而成，滾珠動的同時滾珠和工件之間也發(fā)生著沿工件軸向方向的相對運(yùn)動，作原理如圖 1.1 所示，在模環(huán) 4 內(nèi)放置滾珠 3，使?jié)L珠 3 均勻布排 2 套在芯模 1 上。在加工過程中，模環(huán) 4 旋轉(zhuǎn)帶動滾珠 3 繞管坯同時，芯模 1 帶動管坯 2 進(jìn)行軸向進(jìn)給運(yùn)動，這樣就完成了管坯

圖 1.2 立式滾珠旋壓機(jī)Fig. 1.2 Vertical ball spinning machine圖 1.3 臥式滾珠旋壓機(jī)Fig. 1.3 Horizontal ball spinning machine
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG306

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2657238