薄壁深筒形件温冷复合成形工艺及模拟研究

发布时间：2017-03-26 20:09

  本文关键词：薄壁深筒形件温冷复合成形工艺及模拟研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：薄壁深筒形件的成形由于变形量大、工艺复杂是金属塑性成形工艺中的难点之一。近年来,随着温冷复合成形技术的不断发展和进步,温冷复合成形技术被广泛用于高强度钢、大变形、精度要求高的零件生产。在生产薄壁零件时,使用温冷复合成形工艺可以大大提高锻件质量、减少能源消耗。本文首先分析了某型号薄壁深筒形件的特点,并在此基础上设计了温冷复合成形工艺及模具。温冷复合成形工艺即采用温锻成形出杯形件,再冷锻出薄壁深筒形件,其中温成形包括镦粗、压凹、反挤压三工序,冷成形为变薄拉伸工序。采用Deform软件对整个成形过程进行了模拟,模拟软件的辅助分析为工艺开发和模具设计提供了指导。在薄壁筒温成形的研究中,对成形过程进行了全流程模拟,指出了特定工艺参数下的坯料温度变化、模具温度场、模具应力和成形载荷的情况。分析了主要工艺参数对薄壁筒温成形的影响,探讨了模具的磨损规律。分析表明:(1)薄壁筒温成形的初始温度提高,成形载荷大幅下降、坯料锻后温度上升,低速液压机上生产时模具易过热。(2)变形程度增加,模具应力也增加;但载荷受坯料温升现象的影响,与变形程度不成正比。(3)凸模速度提高,坯料锻后温度提高并且温差减小;模具应力下降;成形载荷先减小后上升。(4)摩擦因子对坯料温度和模具应力的影响不大,但摩擦因子增加,载荷明显上升。(5)模具磨损量随着始锻温度的增加而减小,随着变形程度和摩擦因子的增加而增加,随着反挤压速度增加而缓慢增加。基于上述结论提出了高温温锻的工艺方案,并对新工艺进行了模拟验证。结果提高了生产节拍,降低了加工能耗。在薄壁筒冷成形的研究中,模拟分析了薄壁筒成形的载荷、模具应力、坯料损伤值等。由于该工序变形量大,且冷锻变形抗力大,造成筒底部成形困难,不能完全与模具贴合。针对薄壁筒成形过程中的变形缺陷,提出了工艺修正及优化方案,对入模斜角?以及制坯车削量h进行了寻优设计,得到了合理的入模斜角?和制坯车削量h,不仅消除了变形缺陷而且降低了成形载荷和零件损伤值。本课题来源于企业,在某精密锻造企业进行了试生产验证,证明工艺设计合理,模具结构可行,产品尺寸达到了精度要求。本文研究结果对实际生产具有一定的指导意义,为相关产品的开发提供了借鉴作用。
【关键词】：薄壁深筒 冷温复合 模具设计 全流程模拟 高温温锻 工艺优化
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 引言12-13
• 1.2 温冷复合成形技术13-18
• 1.2.1 温冷复合成形技术概述13-15
• 1.2.2 国内外温冷复合成形研究进展15-17
• 1.2.3 高温温锻工艺17-18
• 1.3 塑性成形模拟技术18-19
• 1.4 本课题研究的主要内容19
• 1.5 本课题研究的意义19-21
• 第二章 温冷复合成形工艺及模具设计21-37
• 2.1 温冷复合成形工艺基础21-30
• 2.1.1 温锻温度的制定21-22
• 2.1.2 温、冷锻造前处理22-24
• 2.1.3 挤压工艺设计的基本原则24-26
• 2.1.4 塑性成形相关计算26-30
• 2.2 薄壁筒温冷复合成形工艺设计30-33
• 2.2.1 精锻件的设计30-32
• 2.2.2 工艺路线设计32-33
• 2.3 薄壁筒温冷复合成形模具设计33-36
• 2.3.1 精锻模具设计要点33-34
• 2.3.2 薄壁筒温锻模具设计34-35
• 2.3.3 薄壁筒冷锻模具设计35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 刚粘塑性有限元理论及方法37-43
• 3.1 引言37-38
• 3.2 刚粘塑性有限元法38-40
• 3.2.1 刚粘塑性基本方程38-39
• 3.2.2 刚粘塑性有限元的变分原理39-40
• 3.3 热力耦合有限元分析软件Deform概述40-42
• 3.3.1 Deform软件简介40-41
• 3.3.2 边界条件的设置41-42
• 3.3.3 摩擦条件的设置42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 薄壁筒温成形模拟及高温温锻工艺43-61
• 4.1 引言43
• 4.2 薄壁筒温成形全流程模拟43-48
• 4.2.1 坯料温度全流程跟踪模拟44-45
• 4.2.2 模具温度场分析45-46
• 4.2.3 坯料及模具应力分布46-47
• 4.2.4 温成形载荷分析47-48
• 4.3 主要工艺参数对薄壁筒温成形的影响48-54
• 4.3.1 始锻温度的影响48-49
• 4.3.2 变形程度的影响49-52
• 4.3.3 成形速度的影响52-53
• 4.3.4 摩擦因子的影响53-54
• 4.4 温成形模具磨损分析54-57
• 4.4.1 磨损机理及Archard模型54-55
• 4.4.2 各项工艺参数对模具磨损的影响规律55-57
• 4.5 高温温锻新工艺57-60
• 4.5.1 新工艺方案的提出57-58
• 4.5.2 新工艺模拟验证及优势58-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第五章 薄壁筒冷成形模拟及工艺优化61-68
• 5.1 引言61-62
• 5.2 变薄拉伸成形模拟62-65
• 5.2.1 成形载荷分析62-63
• 5.2.2 坯料和模具应力63
• 5.2.3 坯料损伤度点追踪63-64
• 5.2.4 变形缺陷64-65
• 5.3 变薄拉伸工艺优化65-67
• 5.3.1 入模斜角α优化65-66
• 5.3.2 制坯优化66-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第六章 生产实验与质量控制68-72
• 6.1 生产实验设备68-69
• 6.2 生产试验材料及参数69
• 6.3 生产试验结果69-70
• 6.4 生产过程中的质量控制70-71
• 6.5 本章小结71-72
• 第七章 结论与展望72-74
• 7.1 完成的主要工作及结论72-73
• 7.2 展望73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 在攻读硕士期间发表的学术论文及其他科研成果79

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