TU2薄壁铜管旋锻工艺分析及设备开发

发布时间：2017-08-20 12:36

  本文关键词：TU2薄壁铜管旋锻工艺分析及设备开发

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【摘要】：热管作为一种高效的相变传热元件,广泛应用于各个领域。铜管缩口是制造热管的重要工艺,缩口质量直接影响后续加工工艺,进而影响热管的传热性能。本文以TU2薄壁铜管为研究对象,通过理论分析、数值仿真和实验测试的方法,研究薄壁铜管旋锻缩口的成形过程及工艺参数对缩口质量的影响规律。文章介绍了热管的制作过程和缩口要求,分析了几种常用的缩口工艺及其特点,选择无芯旋锻方法作为薄壁铜管的缩口工艺;阐述了旋锻缩口的工作原理;得出了主轴转速n、滚柱半径r、锤头圆弧半径Rh、环套内径R与锻打频率??、锻打行程δ的关系式;分析了锻打时薄壁铜管的受力情况和金属流动情况,并对锻模形状进行了优化。采用MSC.Marc软件建立薄壁铜管旋锻缩口的有限元模型,模拟缩口成形过程,采用单因素法分别分析不同工艺参数下薄壁铜管的应力应变分布情况。应用触摸屏、PLC等技术,设计了伺服型自动缩口机,对该设备的关键部件进行选型和校核,设计了主电路、控制电路和气动回路,编写了触摸屏界面和PLC控制程序,并完成设备的组装和调试。在研制好的缩管设备上,采用单因素试验分别分析不同工艺参数,包括工进速度、锻模角度、缩口系数、锻模数量、锤头圆弧半径和锻模边形状进行锻打时,薄壁铜管的缩口质量。结果表明:其他因素不变的情况下,增大工进速度,铜管的伸长率降低;增大锻模角度,铜管的生产效率和伸长率降低;减小缩口系数,铜管的生产效率降低,伸长率增大;对比圆弧半径为R27和R21的锤头,采用R27锤头锻打时,铜管的生产效率和伸长率更低;对比三瓣锻模和四瓣锻模,采用三瓣锻模锻打时,铜管的生产效率和伸长率更低;过渡边锻模的缩口质量优于锐边锻模。采用金相分析及显微硬度测试技术研究了旋锻缩口处铜管的晶粒变化情况及硬度变化情况,并分析了工进速度、缩口系数与缩口精度之间的关系。本文研究为选择合理的工艺参数,提高生产效率提供了有效的参考意义。
【关键词】：薄壁铜管 旋锻 有限元 单因素试验 自动缩口机 热管
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG319;TK172.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 引言11
• 1.2 热管的工作原理及制作流程简介11-12
• 1.2.1 热管的工作原理11-12
• 1.2.2 热管制作流程简介12
• 1.3 管材缩口成形方式及研究现状12-18
• 1.3.1 管材缩口成形方式12-14
• 1.3.2 缩口成形的研究现状14-18
• 1.4 论文的研究目标和内容18-19
• 1.4.1 选题来源18
• 1.4.2 研究目的18
• 1.4.3 研究内容18-19
• 1.5 本章小结19-20
• 第二章 热管制作工艺及薄壁铜管旋锻缩口工艺分析20-31
• 2.1 引言20
• 2.2 热管的制作工艺20-22
• 2.3 旋锻缩口的工作原理及理论分析22-30
• 2.3.1 旋锻缩口的工作原理及旋锻机构22-24
• 2.3.2 薄壁铜管缩口理论分析24-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 薄壁铜管缩口工艺的有限元模拟31-45
• 3.1 引言31
• 3.2 薄壁铜管旋锻缩口模型建立31-36
• 3.2.1MSC.Marc有限元软件介绍31
• 3.2.2 旋锻缩口模型的建立31-36
• 3.3 薄壁铜管旋锻缩口的有限元模拟分析36-44
• 3.3.1 旋锻缩口的变形过程37-38
• 3.3.2 管件剖面的应力应变分布38-39
• 3.3.3 工艺参数对缩口质量的影响39-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第四章 自动化旋锻缩口设备的开发45-76
• 4.1 引言45
• 4.2 设备的整体方案设计45-46
• 4.3 旋锻机构46-51
• 4.3.1 传动机构的设计47-49
• 4.3.2 主轴的设计49-51
• 4.4 送料机构的设计51-54
• 4.4.1 集料机构51-52
• 4.4.2 抖料机构52-53
• 4.4.3 出料机构53-54
• 4.5 进给机构设计54-61
• 4.5.1 滚珠丝杠的选型55-59
• 4.5.2 控制电机的选型59-61
• 4.6 控制系统设计61-74
• 4.6.1 控制系统的总体方案设计61-63
• 4.6.2 主要控制元件及型号选择63
• 4.6.3 主电路设计63-64
• 4.6.4 控制电路的端口连接64-67
• 4.6.5 气动回路设计67-68
• 4.6.6 人机界面设计68-69
• 4.6.7 PLC控制程序编写69-74
• 4.7 设备的安装及调试74-75
• 4.8 本章小结75-76
• 第五章 薄壁铜管旋锻缩口工艺的实验分析76-98
• 5.1 引言76
• 5.2 实验内容规划76-78
• 5.2.1 实验材料的准备76
• 5.2.2 薄壁铜管缩口质量评定76-77
• 5.2.3 试验工艺参数77-78
• 5.3 实验流程78
• 5.4 工艺参数对缩口质量的影响78-91
• 5.4.1 工进速度的影响78-80
• 5.4.2 锻模角度的影响80-82
• 5.4.3 缩口系数的影响82-85
• 5.4.4 锻模数量的影响85-87
• 5.4.5 锤头圆弧半径的影响87-89
• 5.4.6 锻模边的影响89-91
• 5.5 金相组织及分析91-92
• 5.6 加工硬化情况92-93
• 5.7 工艺参数对缩口精度的影响93-94
• 5.8 二次缩口锻模的寿命优化94-97
• 5.9 本章小结97-98
• 结论98-100
• 参考文献100-105
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果105-107
• 致谢107-108
• 附件108

【参考文献】

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本文编号：706701