本文關(guān)鍵詞：集群式鋼球旋壓成形工藝及其數(shù)值模擬研究

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【摘要】：傳統(tǒng)沖壓技術(shù)所使用的成套模具制作周期長、成本高,所有型面均需要制作與之相對(duì)應(yīng)的模具,這導(dǎo)致生產(chǎn)效率低,制造成本高。我們希望找到一種相對(duì)廉價(jià)的生產(chǎn)方式用來加工小批量個(gè)性化的零件,少加工模具和不加工模具是我們追求的目標(biāo),但是為了保證足夠的加工精度,我們采用了半模成形的加工方式,即:集群式鋼球旋壓成形技術(shù)。集群式鋼球旋壓成形采用自由流動(dòng)的鋼球作為旋壓成形工具,采用“離散”思想將上、下對(duì)壓模具的上模具或下模具采用鋼珠代替,另一部分采用普通的模具,實(shí)現(xiàn)曲面零件的柔性成形,該種成形方式不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)壓成形,而且可以通過撥動(dòng)鋼珠旋轉(zhuǎn)成形進(jìn)而可以降低板材成形件的回彈,提高成形件的貼模精度。論文采用ABAQUS有限元軟件建立對(duì)應(yīng)模型,對(duì)成形過程中采用鋼球先壓后旋和鋼球邊壓邊旋兩種成形方式進(jìn)行模擬研究,對(duì)比研究其成形過程中板材上的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律及回彈變化,分析不同參數(shù)對(duì)集群式鋼球旋壓成形工藝成形性能的影響。得到如下結(jié)論:1、鋼球先壓后旋和鋼球邊壓邊旋兩種成形方式中,使用鋼球先壓后旋成形時(shí),板材整體應(yīng)力先隨鋼球下壓而增大至最大值,然后隨鋼球旋轉(zhuǎn)而降低至一定大小時(shí)基本保持不變。使用鋼球邊壓邊旋成形時(shí),板材整體應(yīng)力值隨加載過程進(jìn)行而逐漸增大至某值,然后保持不變。成形結(jié)束時(shí),使用鋼球先壓后旋模型成形的成形件整體應(yīng)力更小,塑性應(yīng)變更大。2、鋼球先壓后旋模型中,當(dāng)使用兩種不同直徑鋼球混合作用時(shí),成形件的應(yīng)力、應(yīng)變值處于單獨(dú)使用兩種鋼球成形的成形件之間,但分布更加均勻;降低鋼球旋轉(zhuǎn)速度,能有效減小成形件的應(yīng)力值,成形區(qū)域塑性應(yīng)變?cè)黾?且分布更加均勻;增加后期鋼球旋轉(zhuǎn)圈數(shù)可以有效降低成形件整體應(yīng)力的同時(shí)增加成形區(qū)塑性應(yīng)變。鋼球邊壓邊旋模型中,使用兩種不同直徑鋼球混合作用,成形件應(yīng)力、應(yīng)變值處于單獨(dú)使用兩種鋼球成形的成形件之間,但分布更加均勻;降低鋼球旋轉(zhuǎn)速度,成形件應(yīng)力應(yīng)變?cè)龃蟆?、鋼球先壓后旋與鋼球邊壓邊旋兩種成形方式的回彈中,鋼球先壓后旋的成形件殘余應(yīng)力更大一些,但更均勻,回彈量更小。鋼球先壓后旋模型中,使用大小球混合的成形件回彈效果較好;降低鋼球旋轉(zhuǎn)速度可以使殘余應(yīng)力降低,回彈效果好;適當(dāng)增加鋼球的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)可以有效減小成形件殘余應(yīng)力,成形性好。鋼球邊壓邊旋模型中,使用大小球混合作用的成形件殘余應(yīng)力居中,回彈效果好;降低鋼球邊壓邊旋的速度時(shí),成形件殘余應(yīng)力增大,回彈效果變差。
【關(guān)鍵詞】：集群式鋼球旋壓 柔性成形 數(shù)值模擬 回彈
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG306
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 引言11
• 1.2 國內(nèi)外新型成形技術(shù)研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 多點(diǎn)成形技術(shù)12-13
• 1.2.2 單點(diǎn)漸進(jìn)成形技術(shù)13-16
• 1.3 旋壓工藝及其研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.1 旋壓工藝歷史16-18
• 1.3.2 滾珠旋壓成形技術(shù)發(fā)展18-20
• 1.4 課題研究意義和提出背景20-23
• 1.5 課題主要研究內(nèi)容23
• 1.6 本章小結(jié)23-25
• 第二章 集群式鋼球旋壓成形工藝25-35
• 2.1 引言25
• 2.2 集群式鋼球旋壓成形基本原理25-31
• 2.2.1 板材的旋壓力特征25
• 2.2.2 變形區(qū)應(yīng)力分析25-28
• 2.2.3 集群式鋼球旋壓成形深度解析28-29
• 2.2.4 鋼球壓入半無限體模型29-31
• 2.3 集群式鋼球旋壓成形實(shí)驗(yàn)31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 第三章 集群式鋼球旋壓成形有限元模型35-51
• 3.1 引言35
• 3.2 集群式鋼球旋壓成形有限元模型參數(shù)的設(shè)定35-40
• 3.2.1 單元的選擇及網(wǎng)格劃分35-37
• 3.2.2 材料模型37-38
• 3.2.3 建立幾何模型38-40
• 3.3 鋼球先壓后旋模型40-44
• 3.3.1 鋼球運(yùn)動(dòng)軌跡40-42
• 3.3.2 成形過程模擬42-44
• 3.4 鋼球邊壓邊旋模型44-45
• 3.4.1 鋼球運(yùn)動(dòng)軌跡44
• 3.4.2 成形過程模擬44-45
• 3.5 兩種成形方式的比較45-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第四章 集群式鋼球旋壓成形工藝數(shù)值模擬51-65
• 4.1 引言51
• 4.2 鋼球先壓后旋模型中工藝參數(shù)影響51-59
• 4.2.1 鋼球直徑對(duì)板材成形的影響51-54
• 4.2.2 鋼球加載速度對(duì)板材成形的影響54-57
• 4.2.3 鋼球旋轉(zhuǎn)圈數(shù)對(duì)板材成形的影響57-59
• 4.3 鋼球邊壓邊旋模型中工藝參數(shù)影響59-63
• 4.3.1 鋼球直徑對(duì)板材成形的影響59-62
• 4.3.2 鋼球加載速度對(duì)板材成形的影響62-63
• 4.4 本章小結(jié)63-65
• 第五章 集群式鋼球旋壓成形回彈數(shù)值模擬65-75
• 5.1 引言65
• 5.2 回彈數(shù)值模擬65-66
• 5.3 不同成形方式回彈對(duì)比分析66-67
• 5.4 鋼球先壓后旋模型中工藝參數(shù)對(duì)回彈影響67-71
• 5.4.1 鋼球直徑大小對(duì)板材回彈的影響67-68
• 5.4.2 鋼球加載速度對(duì)板材回彈的影響68-70
• 5.4.3 鋼球旋轉(zhuǎn)圈數(shù)對(duì)回彈的影響70-71
• 5.5 鋼球邊壓邊旋模型中工藝參數(shù)對(duì)回彈影響71-73
• 5.5.1 鋼球直徑對(duì)板材成形的影響71-72
• 5.5.2 鋼球加載速度對(duì)板材回彈的影響72-73
• 5.6 本章小結(jié)73-75
• 第六章 結(jié)論與展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81

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本文編號(hào)：741115