本文關(guān)鍵詞：變溫度場下管材縮口變形規(guī)律及增厚成形工藝研究

  更多相關(guān)文章： 20Mn2合金鋼 縮口力 變溫度場 掛車主軸 多向擠壓

【摘要】：材料的節(jié)能、節(jié)材精密快捷成形是塑性成形的重要發(fā)展趨勢之一,管材精密塑性成形已經(jīng)成為空心結(jié)構(gòu)件成形和生產(chǎn)的重要方式,符合材料節(jié)能節(jié)材綠色制造及近凈成形的發(fā)展方向。管材精密熱縮口成形工藝是空心結(jié)構(gòu)件的主要成形方式之一,結(jié)構(gòu)件對成形尺寸和壁厚要求很高,而現(xiàn)有的文獻對該部分研究較少。本論文以軸用無縫管20Mn2合金鋼溫、熱縮口過程為研究對象,研究了20Mn2合金鋼熱鍛條件下的力學(xué)特征,構(gòu)建了溫、熱態(tài)本構(gòu)方程。從減小縮口系數(shù)和控制壁厚增厚的角度研究了變溫縮口工藝,通過理論研究推導(dǎo)出了變溫縮口成形縮口力計算公式。通過商業(yè)軟件二次開發(fā)實現(xiàn)了變溫度場縮口的數(shù)值模擬,并將該工藝應(yīng)用于掛車后橋主軸成形過程,取得如下創(chuàng)新性成果:通過熱壓縮實驗獲得了20Mn2合金鋼溫、熱流變行為,獲得了材料溫、熱條件下的本構(gòu)方程。根據(jù)變溫成形新工藝要求,通過DEFORM用戶子程序技術(shù)實現(xiàn)了變溫度場的數(shù)值模擬,對比分析了均溫縮口與變溫縮口成形過程。通過主應(yīng)力法推導(dǎo)出基于Arrhenius雙曲正弦函數(shù)關(guān)系的縮口力公式,結(jié)合失穩(wěn)準則,通過理論計算與數(shù)值模擬方法研究了不同工藝參數(shù)以及變溫度場斜率對極限縮口系數(shù)的影響。通過正交實驗使用數(shù)值模擬方法研究了不同工藝參數(shù)對管材壁厚增厚的影響,并確定了各工藝參數(shù)的影響的主次關(guān)系。結(jié)合減小縮口系數(shù)和增大管材壁厚兩方面總結(jié)并分析了線性溫度場縮口不同工藝參數(shù)的選取原則。提出并應(yīng)用了通過改變溫度場實現(xiàn)減小縮口系數(shù)和控制壁厚增厚與分布的新方法。根據(jù)掛車后橋主軸成形特點提出了主軸成形三工序成形方案,對各工序進行了數(shù)值研究,揭示了各工序的金屬流動規(guī)律、成形力的變化,分析了不同工藝參數(shù)對成形規(guī)律、壁厚增厚與最終成形件貼合成形的影響,通過數(shù)值模擬優(yōu)化出較佳的關(guān)鍵成形參數(shù)選擇范圍,同時分析了金屬流線和模具應(yīng)力的變化。通過工業(yè)試驗驗證了本論文提出的掛車后橋主軸變溫成形新工藝的可行性,擠壓出長度和壁厚尺寸都滿足圖紙要求的整體主軸,大大簡化了現(xiàn)有掛車主軸擠壓成形工藝,實現(xiàn)了掛車主軸成形的少火次、短工序的精密快捷成形。對成形缺陷產(chǎn)生原因進行了分析,并提出了解決措施。
【關(guān)鍵詞】：20Mn2合金鋼 縮口力 變溫度場 掛車主軸 多向擠壓
【學(xué)位授予單位】：機械科學(xué)研究總院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG306
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-23
• 1.1 引言12-14
• 1.1.1 課題研究背景及意義12-13
• 1.1.2 課題來源13-14
• 1.2 相關(guān)技術(shù)研究的發(fā)展動態(tài)與現(xiàn)狀14-22
• 1.2.1 變溫度場控制塑性成形工藝研究進展14-17
• 1.2.2 變溫度場控制研究進展17
• 1.2.3 管材縮口成形研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢17-19
• 1.2.4 數(shù)值模擬技術(shù)在感應(yīng)加熱中的應(yīng)用研究進展19-20
• 1.2.5 掛車后橋車軸的研究概況20-22
• 1.3 研究內(nèi)容22-23
• 第二章 20Mn2合金鋼冷、溫、熱變形行為實驗研究23-33
• 2.1 20Mn2合金鋼熱壓縮實驗23-25
• 2.1.1 實驗材料23-24
• 2.1.2 實驗過程與實驗方案24-25
• 2.2 20Mn2的冷、溫、熱變形行為25-27
• 2.2.1 20Mn2合金鋼熱壓縮實驗真應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)曲線25-26
• 2.2.2 20Mn2合金鋼熱變形行為分析26-27
• 2.3 20Mn2合金鋼冷、溫、熱溫度區(qū)間本構(gòu)方程確定27-32
• 2.3.1 20Mn2合金鋼冷態(tài)下本構(gòu)方程27-28
• 2.3.2 20Mn2合金鋼溫熱態(tài)下本構(gòu)方程28-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 管材縮口成形工藝與數(shù)值模擬條件33-56
• 3.1 錐形縮口工藝簡介與錐形縮口模型關(guān)鍵參數(shù)定義33-36
• 3.1.1 縮口工藝的定義與分類33-35
• 3.1.2 錐形縮口物理模型與參數(shù)定義35-36
• 3.2 管材縮口模型與變溫縮口工藝的提出36-38
• 3.2.1 研究對象的選擇36-37
• 3.2.2 縮口模型的確定37
• 3.2.3 變溫縮口工藝的提出37-38
• 3.3 數(shù)值模擬基本條件分析與確定38-41
• 3.3.1 剛塑性有限元理論38-39
• 3.3.2 數(shù)值模擬相關(guān)參數(shù)定義39-40
• 3.3.3 溫度場模擬參數(shù)選擇40
• 3.3.4 錐形縮口物理模型與有限元模型建立40-41
• 3.4 摩擦條件分析與確定41-43
• 3.4.1 石墨潤滑劑特性指標41-42
• 3.4.2 水基石墨潤滑劑溫度特性42-43
• 3.4.3 摩擦條件確定43
• 3.5 溫度場的添加與DEFORM用戶子程序技術(shù)43-47
• 3.5.1 使用前處理定義方式添加溫度場43-44
• 3.5.2 通過DEFORM子程序接口添加溫度場44-47
• 3.6 縮口工藝數(shù)值分析47-54
• 3.6.1 管材高溫縮口過程典型變形階段分析47-49
• 3.6.2 均溫縮口和變溫縮口成形特點對比分析49-54
• 3.7 本章小結(jié)54-56
• 第四章 縮口力計算與管材壁厚增厚研究56-85
• 4.1 錐形凹�？s口力的主應(yīng)力法計算56-64
• 4.1.1 冷成形下縮口力計算56-59
• 4.1.2 高溫成形下縮口力計算59-60
• 4.1.3 基于Arrhenius雙曲正弦函數(shù)本構(gòu)方程的縮口力計算60-61
• 4.1.4 線性溫度場下縮口力計算61-63
• 4.1.5 縮口凹模圓角計算63-64
• 4.2 關(guān)鍵工藝參數(shù)對縮口力的影響64-71
• 4.2.1 變形溫度、模具速度對縮口力的影響64-66
• 4.2.2 縮口系數(shù)、模具半錐角對縮口力的影響66-67
• 4.2.3 摩擦系數(shù)、管材壁厚和管材直徑對縮口力的影響67-68
• 4.2.4 線性溫度場斜率對縮口力的影響68
• 4.2.5 凹模圓角對縮口力的影響68-71
• 4.3 管材失穩(wěn)計算與極限縮口系數(shù)研究71-75
• 4.3.1 管材失穩(wěn)判據(jù)71-72
• 4.3.2 縮口系數(shù)一定時不同溫度和成形速度下失穩(wěn)圖72-73
• 4.3.3 變形溫度、變形速度對極限縮口系數(shù)的影響73
• 4.3.4 管材幾何尺寸對極限縮口系數(shù)的影響73-74
• 4.3.5 線性溫度場斜率對極限縮口系數(shù)的影響理論計算74-75
• 4.4 極限縮口系數(shù)數(shù)值研究75-77
• 4.4.1 均溫縮口下溫度對極限縮口系數(shù)的影響75-76
• 4.4.2 線性溫度場斜率對極限縮口系數(shù)的影響76-77
• 4.5 管材壁厚增厚的研究77-84
• 4.5.1 管材縮口壁厚增厚評價與實驗方法選擇78-79
• 4.5.2 數(shù)值模擬實驗設(shè)計79-81
• 4.5.3 實驗結(jié)果分析81-82
• 4.5.4 線性溫度場下不同工藝參數(shù)確定原則82-84
• 4.6 本章小結(jié)84-85
• 第五章 掛車后橋主軸擠壓成形工藝有限元模擬85-104
• 5.1 掛車后橋主軸成形難點分析與成形工藝的制定85-87
• 5.1.1 掛車后橋主軸成形特點分析85-86
• 5.1.2 掛車后橋主軸成形工藝制定86-87
• 5.2 閉式鐓粗工序金屬流動特點以及溫度場影響規(guī)律87-90
• 5.2.1 閉式鐓粗增厚工藝的溫度場及模擬方案的確定87-89
• 5.2.2 模擬結(jié)果分析89-90
• 5.3 線性溫度場一次擠壓成形數(shù)值分析90-95
• 5.3.1 溫度場與模擬條件確定90-91
• 5.3.2 線性溫度場一次縮口成形過程分析91-92
• 5.3.3 一次擠壓工序不同斜率下極限縮口系數(shù)研究92-93
• 5.3.4 線性溫度場斜率和端點溫度對一次擠壓成形的影響93-94
• 5.3.5 模具半錐角和縮口系數(shù)對一次擠壓成形的影響94-95
• 5.4 終擠壓成形工序數(shù)值研究95-102
• 5.4.1 終擠壓成形過程95-97
• 5.4.2 一次擠壓工序行程對終擠壓成形的影響97-98
• 5.4.3 一次擠壓工序模具半錐角對終擠壓成形的影響98-99
• 5.4.4 一次擠壓工序縮口系數(shù)對終擠壓成形的影響99-100
• 5.4.5 不同閉式鐓粗溫度場對終擠壓成形的影響100-101
• 5.4.6 終擠壓成形溫度場斜率確定101-102
• 5.5 金屬流線與模具應(yīng)力分析102-103
• 5.6 本章小結(jié)103-104
• 第六章 掛車后橋主軸擠壓成形工藝試驗研究104-114
• 6.1 掛車主軸擠壓試驗工藝方案104-107
• 6.1.1 試驗?zāi)康?/span>104
• 6.1.2 坯料與模具尺寸104-105
• 6.1.3 試驗設(shè)備與試驗方案105-106
• 6.1.4 試驗工藝與步驟106-107
• 6.2 試驗結(jié)果與討論107-111
• 6.2.1 閉式鐓粗成形107-108
• 6.2.2 一次擠壓成形108-109
• 6.2.3 終擠壓成形109-111
• 6.3 試驗過程成形缺陷分析111-113
• 6.3.1 支撐區(qū)失穩(wěn)缺陷111-112
• 6.3.2 金屬貼合缺陷112-113
• 6.4 本章小結(jié)113-114
• 第七章 結(jié)論114-115
• 參考文獻115-120
• 致謝120-121
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況121

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 劉曉輝;張振世;;一種有溫度梯度的感應(yīng)加熱設(shè)備[J];工業(yè)加熱;2010年05期

2 徐明發(fā);盧險峰;;錐形�？s口力影響因素分析與凹模半錐角優(yōu)化設(shè)計[J];南昌大學(xué)學(xué)報(工科版);2006年04期

3 ;水基石墨潤滑劑試驗總結(jié)[J];固體潤滑;1981年01期

，

本文編號：920244