小直径开缝衬套翻边工艺及冷挤压强化性能研究

发布时间：2018-03-26 18:27

本文选题：开缝衬套　切入点：动力学分析　出处：《南京航空航天大学》2017年硕士论文

【摘要】：目前,冷挤压强化技术中开缝衬套冷挤压强化技术是较为先进的,其在航空领域应用较为广泛,我国目前的军用战机和民用客机等的紧固孔结构都需要进行冷挤压强化,该技术对紧固孔结构有明显的强化效果。开缝衬套是该技术的重要部件,其制备难度较大,且精度要求较高。国外的开缝衬套制备技术经过多年的探索研究已日趋完善,国内目前虽针对开缝衬套制备技术已开展了一些研究,但与国外成熟的技术还有很大的差距。因此,本文采用试验与有限元分析相结合的方法,对开缝衬套的翻边工艺和冷挤压强化技术的性能展开研究,主要工作及取得的成果如下:1.基于类顶尖原理重新设计制造了针对小直径直筒开缝衬套的翻边工具,并通过ADAMS软件对工具的工作过程进行动力学分析,分析了主轴及轴承的质心偏移情况和它们自身的使用寿命,验证了新工具对衬套实施翻边的可行性。利用新翻边工具及设计制造的翻边专用模具,对自制备的不同规格直筒开缝衬套进行翻边工作,衬套翻边质量良好,搭边情况良好,说明新工具能够胜任多种规格开缝衬套的翻边工作。2.通过ABAQUS工程软件对基于新工具的开缝衬套翻边过程进行了有限元分析,采用翻边角度、翻边长度以及派生出的翻边系数来代替原来单一的参数即外模圆角半径来研究开缝衬套的翻边过程;通过VS2010编写了外径识别程序,以获取翻边后衬套的内外径数值,并由仿真结果可知:衬套翻边部分的内外表面应力较大,且上部边缘应力最大,所有规格的开缝衬套翻边角度选取450较适宜,而翻边长度则要随着衬套规格的增大而增大。基于有限元分析结果,重新设计了翻边模具,并用其对衬套进行翻边工作,翻边后衬套翻边部分与外模贴合良好,且衬套翻边部分的质量较好。3.建立了开缝衬套冷挤压强化试验过程新的三维有限元分析模型,该模型调整了挤压芯棒及板材的结构,有限元分析结果表明,板材孔周围的应力与应变分布情况与文献所述相同。对冷挤压强化过程进行了两组正交分析,结果表明不同规格开缝衬套的孔冷挤压强化有限元分析结果相同,即影响孔冷挤压强化效果因素主次顺序依次是衬套厚度、衬套硬度和搭边宽度;挤压量、孔边倒角和挤压速度。分析了经挤压后孔周围的残余应力值,可知本次冷挤压试验对孔的强化效果明显。4.依据有限元分析结果修改了挤压芯棒结构,并通过自制备的不同规格开缝衬套来进行孔的冷挤压强化试验,实现了不同的相对挤压量。发现芯棒所受挤压力随时间先增大后减小,且相对挤压量增大,芯棒所受挤压力也增大。挤压后的孔壁光滑,挤出面孔口材料堆积很少,证明衬套起到在挤压过程中保护孔壁的作用,挤压后的衬套发生了塑性变形,已不能再用。分析了经冷挤压后孔周围的金相组织变化及显微硬度变化,发现孔周围的晶粒被拉长,显微硬度明显增大,说明本次对板材孔进行的冷挤压强化试验起到了强化效果,也说明本文的有限元分析结果是准确的。
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【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】：2017
【分类号】：TG376.3

【参考文献】