薄壁管材推弯成形工艺研究及应用

发布时间：2017-03-24 12:10

  本文关键词：薄壁管材推弯成形工艺研究及应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着船舶、汽车、石油、航空航天、军工等领域对成形管材高强度、高成形质量的要求不断提高,而管材成形工艺作为成形质量的关键技术,在实际加工中存在弯曲段截面椭圆畸变、壁厚减薄、管材角度回弹等缺陷,影响管材的强度、安装以及流体介质的通过性,且管材各成形工艺参数与成形缺陷之间具有非线性关系并具有一定复杂性,所以管材成形质量问题成为业内的研究热点。本文针对管材成形装备及管材成形质量方面,尤其在管材推弯成形理论、成形工艺以及专用软件开发等方面进行了深入研究。具体工作及成果如下:(1)根据管材弯曲机主要结构参数、性能参数等,对管材自动弯曲成形装备结构及控制系统进行总体设计。对管材成形理论进行研究,推导出管材弯曲段椭圆率、外侧壁厚减薄量以及回弹角度的理论公式,并进行管材推弯实验。利用有限元分析软件ABAQUS构建管材推弯有限元模型,并对其进行数值分析,最大应力为389.7MPa小于其抗拉强度。最后将有限元分析数据、理论值以及管材推弯实验结果进行对比分析,且误差均在4.5%以内,验证了模型的可靠性,总结出管材各成形缺陷的成因,并提出降低或避免成形缺陷的措施,最终证明管材推弯有限元模型的正确性及可靠性。(2)通过以椭圆率、管壁减薄量、弯曲回弹角度为指标的多指标虚拟正交实验,研究了管材推弯相对弯曲半径、硬化系数、推弯长度、摩擦系数、推弯速度、芯棒深入量等主要影响因素对管材推弯成形质量的影响,并构建多指标正交实验矩阵进行分析,综合评价后按灵敏度绝对值大小得出主要影响因素的排序及其最佳工艺参数组合,并设计管材推弯实验进行验证,且误差均在3.2%以内,为提高管材成形质量提供理论依据。(3)以弯管机实际参数为依据,以VB为基础语言开发管材成形过程专用分析软件,通过该软件,对输入的inp网格文件进行前处理再提交计算,实现管材推弯有限元模型前处理参数化操作,运用管材推弯有限元分析理论,最后输出管材推弯成形最佳工艺参数组合、inp文件、弯矩图及推弯力图。进一步降低工艺工程师的工作负担,提高了工作效率,为实际生产提供一定指导。
【关键词】：管材推弯 多指标正交实验 灵敏度分析 推弯工艺 专用软件
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 课题研究的背景与意义12-13
• 1.1.1 课题研究背景12
• 1.1.2 课题研究意义12-13
• 1.1.3 课题来源13
• 1.2 本课题的国内外研究现状13-14
• 1.3 管材弯曲成形特点及缺陷14-15
• 1.3.1 管材推弯成形特点14
• 1.3.2 管材推弯成形缺陷14-15
• 1.4 本文研究的内容和章节安排15-16
• 1.5 本章小结16-18
• 第2章 管材弯曲成形装备总体方案设计18-28
• 2.1 管材弯曲成形装备需求分析18-19
• 2.2 管材自动弯曲成形装备结构设计19-21
• 2.2.1 自动装送料结构设计19-20
• 2.2.2 自动弯曲结构设计20
• 2.2.3 自动卸料结构设计20-21
• 2.3 管材自动弯曲成形装备控制系统设计21-27
• 2.3.1 自动上料模块设计23-24
• 2.3.2 自动弯曲模块设计24-25
• 2.3.3 自动卸料模块设计25
• 2.3.4 系统故障报警模块设计25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 薄壁管材推弯成形理论分析及模型验证28-52
• 3.1 管材推弯成形理论分析28-33
• 3.1.1 管材弯曲段外侧壁厚减薄28-31
• 3.1.2 管材弯曲段横截面椭圆畸变31-32
• 3.1.3 管材推弯卸载后角度回弹32-33
• 3.2 薄壁管材推弯成形实验设计33-36
• 3.2.1 预弯角度的数值公式34-35
• 3.2.2 薄壁管材推弯实验条件35
• 3.2.3 薄壁管材推弯实验要求35
• 3.2.4 薄壁管材推弯实验步骤及方法35-36
• 3.3 薄壁管材推弯成形有限元模型构建36-42
• 3.3.1 数学模型构建36-38
• 3.3.2 边界条件定义38-42
• 3.4 薄壁管材推弯模型验证42-49
• 3.4.1 薄壁管材推弯实验测试结果42-44
• 3.4.2 薄壁管材推弯成形有限元分析结果44-46
• 3.4.3 薄壁管材推弯结果对比分析46-49
• 3.5 本章小结49-52
• 第4章 薄壁管材推弯成形工艺参数灵敏度分析52-62
• 4.1 多指标正交实验设计52-53
• 4.2 各工艺参数对管材成形质量影响分析53-57
• 4.2.1 各影响因素对椭圆率的影响趋势54-55
• 4.2.2 各影响因素对外侧壁厚减薄量的影响趋势55-56
• 4.2.3 各影响因素对管材回弹角度的影响趋势56-57
• 4.3 多指标正交实验矩阵灵敏度分析57-59
• 4.4 最佳工艺参数组合实验验证59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 管材成型过程分析系统开发62-70
• 5.1 软件编写目的及背景62
• 5.2 专用软件总体框架设计62-63
• 5.2.1 需求总概述62-63
• 5.2.2 系统总体框架63
• 5.3 专用软件程序设计说明63-65
• 5.3.1 功能概述63-64
• 5.3.2 模块设计说明64-65
• 5.4 专用软件系统运行及装卸65-66
• 5.4.1 运行环境介绍65
• 5.4.2 安装及卸载步骤65-66
• 5.5 系统主要界面及功能介绍66-69
• 5.6 本章小结69-70
• 总结与展望70-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文及参与的科研项目76-78
• 致谢78

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