微型管件液压成型装置与成型工艺的研究

发布时间：2017-03-20 03:02

  本文关键词：微型管件液压成型装置与成型工艺的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,电子、医疗、微器械等行业对微型空心管件的需求量日益增强,迫切需要一个能大批量制造微型管件的加工技术,微型管件液压成型正在这种需求背景下发展起来的一种微型空心管件规模化生产技术。但是,由于存在尺寸效应,微型管件的塑性成型能力很低,给加工带来很大困难。为了研究微型管液压成型工艺,本文主要做了下几方面研究。引入了晶体塑性有限元理论,并且详细的介绍了晶体的本构关系,通过UMAT子程序来使晶体塑性本构关系在ABAQUS中得以实现。文本采用Voronoi方法来建立多晶材料的二维几何模型,并根据晶体学知识给每一个Voronoi晶粒相应取向,然后根据Voronoi多边形给网格单元分组,控制其成为符合多晶材料要求的几何模型,最终利用INP文件在ABAQUS中建立多晶体的CAE模型。对微型管件在内压涨型的情况进行了有限元仿真,研究了微型管件局部减薄的现象。我们提出了一个新的成型参数——背压,分析了微型管件在内外压力同时加载的情况下的成型情况,通过对这两种情况的对比分析,验证背压能有效的改善微型管的成型性能。本文设计了微型管件成型装置,搭建了微型管件液压实验平台,并且采用EX2N-70HN系列触摸屏PLC一体机来监控实验的实施过程,研究了微型管件液压成型过程中的屈曲现象,分析了微型管件壁厚对成型工艺的影响,为今后微型管件双向液压成型工艺的研究打下坚实的基础。
【关键词】：微型管件 液压成型 UMAT 晶体塑性有限元 Voronoi多边形 背压
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-16
• 1.1 引言7-8
• 1.2 晶体塑性有限元理论概述8-11
• 1.3 微型管件液压成型工艺的概述11-14
• 1.4 论文的主要研究内容14-16
• 2 晶体塑性有限元理论16-28
• 2.1 晶体学的基础知识16-21
• 2.1.1 晶向指数与晶面指数16-17
• 2.1.2 晶体取向欧拉角表示法17-18
• 2.1.3 极射赤面投影18-20
• 2.1.4 单晶体材料的滑移系20-21
• 2.2 晶体塑性本构关系21-26
• 2.2.1 晶体变形几何学21-24
• 2.2.2 晶体的本构关系24-25
• 2.2.3 硬化模型及硬化公式25-26
• 2.3 晶体塑性本构关系在ABAQUS中的实现26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 基于Voronoi方法的多晶几何建模28-36
• 3.1 Voronoi图的介绍28-29
• 3.2 Voronoi图的建立与数据的提取29-31
• 3.3 ABAQUS中多晶体CAE模型的建立31-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 微型管件的晶体塑性有限元模拟36-49
• 4.1 304不锈钢微形管件拉伸试验36-38
• 4.1.1 304不锈钢管的热处理工艺36-37
• 4.1.2 304不锈钢管的拉伸试验过程37-38
• 4.2 晶体塑性有限元模拟中所需材料参数的确定38-40
• 4.3 微型管件单向液压成型晶体塑性有限元模拟40-43
• 4.3.1 微型管件晶体塑性有限元几何模型的建立40-42
• 4.3.2 微型管件局部减薄现象的有限元分析42-43
• 4.3.3 变形的比率对微型管件局部减薄特性的影响43
• 4.4 微型管件双向液压成型晶体塑性有限元模拟43-48
• 4.4.1 GTN韧性损伤模型44-45
• 4.4.2 背压对塑性加工性能的影响45-48
• 4.5 本章小结48-49
• 5 微型管件液压成型装置的设计49-61
• 5.1 微型管液压成型装置的结构设计49-54
• 5.1.1 成型装置结构设计的技术背景49-50
• 5.1.2 成型装置结构设计的技术方案50-51
• 5.1.3 该成型装置的工作原理51-53
• 5.1.4 该实验装置零部件的装配关系及注意事项53-54
• 5.2 微型管液压成型装置的控制系统54-60
• 5.2.1 触摸屏PLC一体机简介54-55
• 5.2.2 EX2N-70HN触摸屏程序编制55-57
• 5.2.3 EX2N-70HNPLC程序编制57-60
• 5.3 本章小结60-61
• 6 实验结果与讨论61-66
• 6.1 微型管件屈曲现象的分析与讨论61-64
• 6.2 厚度对微型管件成型工艺中的影响分析64-65
• 6.3 本章小结65-66
• 7 结论与展望66-68
• 7.1 本文总结66-67
• 7.2 研究展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-74
• 附录74

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