细长环形波纹管连续旋压过程的数值模拟

发布时间：2020-04-19 05:30

【摘要】：薄壁波纹管是一种有横向波纹的挠性管壳类零件,可作为传热元件、柔性连接件和弹性元件广泛应用于石化、冶金、船舶等领域。根据应用场合的不同,其形状、尺寸及材质千差万别,成形方法也多种多样,但对于细长(无限长)环形波纹管的连续成形,由于管坯内部空间狭小,无法放入模具等传力介质,使得普通方法都无法成形。针对这种情况,本文采用特殊形状的旋轮,并使其绕管坯公转,分别进行缩径和缩距旋压,实现了细长环形波纹管的数值成形,为后续的试验研究奠定基础。针对细长环形波纹管的连续旋压成形,本文首先探讨了环形波纹的连续形成机理,提出了缩径和缩距两道次旋压工艺,并确定了管坯尺寸、预成形波纹管形状尺寸、旋轮形状尺寸及相关工艺参数。在此基础上,对波纹管缩径及缩距旋压过程进行数值模拟,获得了成形过程中金属的变形规律、可能产生的质量问题及其影响因素。进而对影响成形结果的诸因素,如缩径旋压时的管坯直径、旋轮螺距、旋轮内孔直径及管坯轴向进给速度和缩距旋压时的波距减缩量、旋轮直径及旋轮螺旋槽圈数进行了数值模拟分析。研究结果表明:初始管坯外径越大,则缩径成形所得波纹管的壁厚和外径也越大,但增大管坯外径对波纹管外径的绝对影响较小,且在缩径旋压和缩距旋压两个阶段,波纹管外径的变化趋势正好相反,直接按成品波纹管的外径和壁厚来确定初始管坯尺寸基本可行;缩径旋压时,若管坯轴向进给速度较小,则波峰波谷处直径均减小,壁厚均增加,但波谷处壁厚增加更多。缩距旋压时,波谷处壁厚增加、直径减小,波峰处则壁厚减小、直径增加；通过缩距旋压可以减小波纹管的波距,并使波形变得陡直,经缩距旋压后波纹管内径减小、外径增大,且波距减缩量越大,则波纹管外径增加量越大,但对波纹管内径减缩量基本没有影响。
【图文】：

旋压成形,旋压,普通旋压,强力旋压

及沿母线方向的变形来实现。其重要的变形特征是成形过程中毛坯的外径有明逡逑显的变化［１４＿１６］，按照板料的变形情况，普旋的基本方式主要由三种：拉深旋压逡逑（拉旋）、缩径旋压（缩旋）和扩径旋压（扩旋），如图１－２所示，其变形特点逡逑分别和板料冲压中的拉深、缩口和扩口有一定程度的相似。逡逑逦公－＿－三逦—ｘＴ＊逦逡逑｜＿Ｕ逦’逡逑（ａ）拉深旋压逦（ｂ）缩径旋压逦（ｃ）扩径旋压逡逑图１－２普通旋压的分类逡逑强力旋压在成形过程中，工件发生剧烈的塑性变形，成形后制件的壁厚明逡逑显变薄，因此又称为变薄旋压。制件的壁厚通过旋轮与芯模之间的间隙来控制。逡逑强力旋压根据旋压件的形状和变形机理的不同，可分为筒形件强力旋压和锥形逡逑件强力旋压。筒形件强力旋压按照金属流动方向与旋轮进给方向是否一致，又逡逑可分为正旋和反旋。筒形件正旋时（图ｌ－３ａ），，旋轮由尾顶向芯模方向移动，己逡逑２逡逑

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７Ｚ７？Ｉ逡逑／邋／逡逑／邋ｕ逡逑图１－１旋压成形示意图逡逑旋压根据毛坯在旋压成形过程中的变化情况可分为两类：普通旋压和强力逡逑旋压（变薄旋压），简称为普旋和强旋。逡逑普通旋压在旋压过程中毛坯厚度基本没有变化，成形主要依靠坯料沿环向逡逑及沿母线方向的变形来实现。其重要的变形特征是成形过程中毛坯的外径有明逡逑显的变化［１４＿１６］，按照板料的变形情况，普旋的基本方式主要由三种：拉深旋压逡逑（拉旋）、缩径旋压（缩旋）和扩径旋压（扩旋），如图１－２所示，其变形特点逡逑分别和板料冲压中的拉深、缩口和扩口有一定程度的相似。逡逑逦公－＿－三逦—ｘＴ＊逦逡逑｜＿Ｕ逦’逡逑（ａ）拉深旋压逦（ｂ）缩径旋压逦（ｃ）扩径旋压逡逑图１－２普通旋压的分类逡逑强力旋压在成形过程中，工件发生剧烈的塑性变形，成形后制件的壁厚明逡逑显变薄，因此又称为变薄旋压。制件的壁厚通过旋轮与芯模之间的间隙来控制。逡逑强力旋压根据旋压件的形状和变形机理的不同，可分为筒形件强力旋压和锥形逡逑件强力旋压。筒形件强力旋压按照金属流动方向与旋轮进给方向是否一致
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG306

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