302不锈钢小直径直筒开缝衬套双轴柔性滚弯制备技术

发布时间：2020-04-07 03:12

【摘要】：随着我国航空事业的高速发展,用于冷挤压强化飞机机身紧固孔的开缝衬套的需求必然会不断增加,而目前国内小直径开缝衬套的需求基本上依靠进口,为了缩小同国外开缝衬套制备技术上的差距,本文基于双轴柔性滚弯技术,以302不锈钢带材作为开缝衬套制备材料,通过仿真与实验研究其成形规律,并对双轴柔性滚弯的理论模型进行探究。主要工作和成果如下:1.针对直径小于8mm的直筒开缝衬套制备难题设计了新的刚性轴夹具,建立其有限元仿真模型,开展静力学分析和刚性轴受力分析,优化夹具体尺寸,并改进其支撑和固定方式,实验结果表明该夹具可稳定夹持直径4mm和5mm刚性轴,从而为小直径直筒开缝衬套的制备奠定了技术基础。2.基于302不锈钢单轴拉伸实验获得其常温下应力应变规律;对聚氨酯材料本构模型开展研究,并结合其单轴拉伸实验和数据拟合,确定用Mooney-Rivlin本构模型描述聚氨酯材料在小变形时的变形情况;据此建立了双轴柔性滚弯过程的有限元仿真模型并得到了试验验证,且通过仿真研究获得了工艺参数对302不锈钢带材成形直径的影响规律。3.通过双轴柔性滚弯试验研究了工艺参数对302不锈钢带材成形性能的影响趋势,基于Matlab软件编写了带材成形直径的识别程序;通过单因素试验和正交试验发现影响带材成形直径的工艺参数由大到小依次为:聚氨酯轮硬度、刚性轴挤压量、带材硬度和刚性轴直径,而刚性轴直径是制约带材极限成形直径的决定性因素,最后成功制备出了直径为5.2mm的直筒开缝衬套,突破了国内制备开缝衬套的最小直径。4.结合宽板弹塑性弯曲理论和双轴柔性滚弯的接触力学模型,对带材双轴柔性滚弯过程开展变形分析,获得其成形直径的计算方法,并建立了刚性轴所受径向力的数学模型,该模型有效性得到了挤压力在线测量的试验验证。
【图文】：

南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文。衬套又分为无缝衬套和开缝衬套两种，，为了保证衬套刚时的过盈量，无缝衬套在制备时必须要严格控制其成形；且冷挤压后会残留在孔中，不易取出。相反，开缝衬调节孔、衬套、和挤压芯棒之间的配合保证接触区域贴 1.1 所示。但是孔壁会因为挤压区组织的塑性流动而在增加铰削工序，祛除凸脊。冷挤压强化后衬套会因为挤压多为批量生产。开缝衬套冷挤压强化工艺具有强化效果的应用越来越广泛。

图 1. 2 挤压芯棒外形图开缝衬套。开缝衬套作为冷挤压强化中重要部件，其作用是避免孔壁与挤压芯棒直高强化效果，同时它的厚度是决定挤压效果的重要参数， 也是本文研究的重点，行详细的介绍。挤压量。挤压量在冷挤压强化中又叫做过盈量，胀孔量，在开缝衬套冷挤压强化中工作段直径和衬套厚度与待强化孔直径之差。挤压量是冷挤压强化工艺中的最关则不能使孔壁产生足够深度的残余应力层，达不到预期的强化效果；太大可能会度极限，在孔壁上产生微裂纹，反而取得相反的效果，因此选择合理的挤压量至上通常用相对挤压量来表示挤压量的大小，它的大小与孔的初始直径、挤压芯棒和开缝衬套的厚度有如下关系：002rD t DED rE 是相对挤压量，0D 为冷挤压孔的初始直径，D 为挤压芯棒的工作段外径，t 为度。在选择挤压量的大小时要考虑结构承受的外载荷情况、孔材料的强度、孔的寸，然后通过仿真和多次实验取得最佳值。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V262

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本文编号：2617370