微辊弯成形工艺及仿真
发布时间：2021-03-19 10:29
辊弯成形是一种生产特定截面型材的塑性成形技术,在通过顺序配置的多道次成形轧辊后,金属板材发生多次横向弯曲,最后成形为目标截面形状。微成形是指利用材料的塑性变形来生产至少在两维方向上尺寸处于毫米级或亚毫米级零件的技术。本文以目前航空发动机用W型封严环的成形工艺为切入点,提出将上述两种工艺相结合,利用微辊弯成形工艺来生产此类零件。为该类零件的成形工艺提供了新的思路。本文提出了完整的W型封严环成形工艺,具体工艺流程为开卷、校直、辊弯、弯圆、焊接。通过与目前现有成形工艺对比,所提出的工艺能够生产形状尺寸小、截面形状复杂的零件。板材在成形过程中会产生冗余变形,包括翘曲、扭曲、边波、减薄、破损、撕裂等现象。根据塑性理论探究板材的成形过程,以减少成形缺陷的产生。本文针对GH4169薄板,完成了W型封严环微辊弯成形工艺有限元仿真,解决了有限元仿真过程中几何模型、算法选择、接触边界、网格划分等问题,建立了W型封严环微辊弯成形过程的有限元模型。根据计算结果完成对成形过程中成形力、应力场、应变场、厚度减薄以及成形全过程的分析。通过有限元仿真结果分析板材的变形行为,调整工艺参数,优化成形工艺。在进行W型封严环...
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
辊弯成形示意图
北方工业大学硕士研究生学位论文5信号传输延迟等）和机械特性（包括刚性、阻尼、质量等）的研究，并且综合整线系统的运动特性，建立复杂多轴联动多道次协同运动轨迹下的控制模型，并探索生产线智能控制系统开发。4）成形装备中模具和轧辊的优化设计方法总结：在已有研究基础上，进行了型面曲线(包括正旋曲线，组合曲线，CVC曲线等)与型面成形的关系的研究、提出了控制参数的计算方法；探究了钛合金的屈服强度与准静态的应力应变特性，研究高初始应变硬化速率、高抗拉极限、低屈强下的自随形精确成形工艺问题；研究了不同道次、不同型面对变形能参数影响和计算方法；研究运动轧件与钛合金板材和定模的相互关系，研究模具母面和包络面的关系，研究了成形辊形曲面方程及自随形回转辊形的设计计算参数问题；研究了影响加工精度的因素，包括辊型型面的多道次空间几何关系、控制参数指标与计算方法，指导静模动辊高精度制造问题。针对这些科学问题，研究过程中所总结的经验从更高层面凝练了成形装备中工具的设计方法，为进一步开发高精度的成形装备奠定坚实基矗图1-2变截面辊弯生产线
北方工业大学硕士研究生学位论文8第二章微辊弯成形工艺和塑性理论2.1W型封严环辊弯成形工艺W型截面封严环是航空发动机所用关键零件，在本文给出的新型W型截面封严环生产工艺中，其核心生产工艺为辊弯成形技术。辊弯成形是一种生产特定截面型材的塑性成形技术，在通过顺序配置的多道次成形轧辊后，金属板材发生多次横向弯曲，最后成形为目标截面形状。辊弯成形是一种先进的板金属成形工艺，具有节材、节能、高效等优点[17]。新型W型截面封严环生产工艺流程具体分为开卷、校直、辊弯、弯圆、焊接，本文提出的封严环生产工艺示意图如图2-1所示。金属板材经过校直之后进入辊弯生产线，得到直线形特定断面的零件。为获得符合形状的工艺产品，将直线形产品送入弯圆机。产品经过弯圆机成形之后变为端口未连接的环形件。最后将环形件的端口焊接在一起即可得到W型封严环。本文主要研究工艺为辊弯-弯圆连续成形工艺，未对焊接工艺进行探究。图2-1工艺示意图目前国内生产此类薄壁复杂截面密封环有两种工艺：一是中航空天发动机研究院有限公司的朱宇和北京航空航天大学的万敏[16]等人基于液压成形，提出动模外压成形工艺，二是南昌航空大学[3,15]提出的环形毛坯滚压成形工艺。这两种工艺均能够生产符合要求的薄壁复杂截面密封环，技术发展较为成熟。新工艺核心技术为板材的辊弯成形，辊弯成形技术是一种节能、高效的金属成形工艺技术，节能意味着该成形工艺产生的能耗较低，高效意味着该工艺自动化程度较高，即由机械故障、能源失控以及人员操作失误所带来的风险程度较校
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空发动机用W型截面封严环新型成形工艺及有限元仿真[J]. 王海波,桑贺. 北方工业大学学报. 2018(05)
[2]浅谈界面互联网化的设计思路[J]. 郑天明. 现代信息科技. 2018(07)
[3]工艺参数对辊弯成形金属流动的影响规律[J]. 王厚高,苏春建. 精密成形工程. 2017(01)
[4]塑性微成形技术研究进展[J]. 单德彬,徐杰,王春举,郭斌. 中国材料进展. 2016(04)
[5]变截面辊弯成形装备运动特性研究[J]. 黄昔光,王健,李端玲,管延智. 西安交通大学学报. 2016(02)
[6]航空发动机薄壁W形封严环动模外压成形[J]. 朱宇,万敏. 航空学报. 2015(07)
[7]参数求解方法对屈服准则的各向异性行为描述能力的影响[J]. 王海波,万敏,阎昱,吴向东. 机械工程学报. 2013(24)
[8]板料屈服行为及强化规律的研究进展[J]. 王文平,刁可山,吴向东,万敏. 机械工程学报. 2013(24)
[9]微塑性成形技术的研究进展[J]. 耿艳青,谭险峰,黄新华. 热加工工艺. 2012(01)
[10]基于RIK硬化模型的柔性辊弯成形仿真研究[J]. 龙睿芬,韩飞,刘继英. 锻压技术. 2011(04)
博士论文
[1]粘塑性统一本构理论及其在混凝土中的应用[D]. 刘长春.大连理工大学 2007
[2]碳纤维布增强钢筋混凝土构件的非线性有限元分析[D]. 余流.天津大学 2003
硕士论文
[1]基于有限元仿真的拼接模具硬态铣削用刀具优化[D]. 王彦武.哈尔滨理工大学 2019
[2]粉末冶金零件压制成形本构参数反演优化及参数化模拟[D]. 李璐璐.天津科技大学 2018
[3]管材液压胀形成形极限预测及加载路径优化[D]. 田世伟.燕山大学 2017
[4]汽车悬架力学分析及流程自动化[D]. 陈华良.重庆理工大学 2017
[5]汽车用高强板成形性能的模拟研究[D]. 孙占坤.内蒙古科技大学 2015
[6]高温合金复杂截面圆环多道次滚压不均匀变形行为研究[D]. 郭凯云.南昌航空大学 2015
[7]航空发动机用金属封严环设计与性能分析研究[D]. 陈希.南昌航空大学 2014
[8]压缩机外壳拉深凸耳的仿真分析与坯料形状优化[D]. 伍世鹏.湖南大学 2013
[9]先进高强度钢辊弯成型有限元仿真研究[D]. 史永凌.北方工业大学 2006
本文编号：3089438
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
辊弯成形示意图
北方工业大学硕士研究生学位论文5信号传输延迟等）和机械特性（包括刚性、阻尼、质量等）的研究，并且综合整线系统的运动特性，建立复杂多轴联动多道次协同运动轨迹下的控制模型，并探索生产线智能控制系统开发。4）成形装备中模具和轧辊的优化设计方法总结：在已有研究基础上，进行了型面曲线(包括正旋曲线，组合曲线，CVC曲线等)与型面成形的关系的研究、提出了控制参数的计算方法；探究了钛合金的屈服强度与准静态的应力应变特性，研究高初始应变硬化速率、高抗拉极限、低屈强下的自随形精确成形工艺问题；研究了不同道次、不同型面对变形能参数影响和计算方法；研究运动轧件与钛合金板材和定模的相互关系，研究模具母面和包络面的关系，研究了成形辊形曲面方程及自随形回转辊形的设计计算参数问题；研究了影响加工精度的因素，包括辊型型面的多道次空间几何关系、控制参数指标与计算方法，指导静模动辊高精度制造问题。针对这些科学问题，研究过程中所总结的经验从更高层面凝练了成形装备中工具的设计方法，为进一步开发高精度的成形装备奠定坚实基矗图1-2变截面辊弯生产线
北方工业大学硕士研究生学位论文8第二章微辊弯成形工艺和塑性理论2.1W型封严环辊弯成形工艺W型截面封严环是航空发动机所用关键零件，在本文给出的新型W型截面封严环生产工艺中，其核心生产工艺为辊弯成形技术。辊弯成形是一种生产特定截面型材的塑性成形技术，在通过顺序配置的多道次成形轧辊后，金属板材发生多次横向弯曲，最后成形为目标截面形状。辊弯成形是一种先进的板金属成形工艺，具有节材、节能、高效等优点[17]。新型W型截面封严环生产工艺流程具体分为开卷、校直、辊弯、弯圆、焊接，本文提出的封严环生产工艺示意图如图2-1所示。金属板材经过校直之后进入辊弯生产线，得到直线形特定断面的零件。为获得符合形状的工艺产品，将直线形产品送入弯圆机。产品经过弯圆机成形之后变为端口未连接的环形件。最后将环形件的端口焊接在一起即可得到W型封严环。本文主要研究工艺为辊弯-弯圆连续成形工艺，未对焊接工艺进行探究。图2-1工艺示意图目前国内生产此类薄壁复杂截面密封环有两种工艺：一是中航空天发动机研究院有限公司的朱宇和北京航空航天大学的万敏[16]等人基于液压成形，提出动模外压成形工艺，二是南昌航空大学[3,15]提出的环形毛坯滚压成形工艺。这两种工艺均能够生产符合要求的薄壁复杂截面密封环，技术发展较为成熟。新工艺核心技术为板材的辊弯成形，辊弯成形技术是一种节能、高效的金属成形工艺技术，节能意味着该成形工艺产生的能耗较低，高效意味着该工艺自动化程度较高，即由机械故障、能源失控以及人员操作失误所带来的风险程度较校
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空发动机用W型截面封严环新型成形工艺及有限元仿真[J]. 王海波,桑贺. 北方工业大学学报. 2018(05)
[2]浅谈界面互联网化的设计思路[J]. 郑天明. 现代信息科技. 2018(07)
[3]工艺参数对辊弯成形金属流动的影响规律[J]. 王厚高,苏春建. 精密成形工程. 2017(01)
[4]塑性微成形技术研究进展[J]. 单德彬,徐杰,王春举,郭斌. 中国材料进展. 2016(04)
[5]变截面辊弯成形装备运动特性研究[J]. 黄昔光,王健,李端玲,管延智. 西安交通大学学报. 2016(02)
[6]航空发动机薄壁W形封严环动模外压成形[J]. 朱宇,万敏. 航空学报. 2015(07)
[7]参数求解方法对屈服准则的各向异性行为描述能力的影响[J]. 王海波,万敏,阎昱,吴向东. 机械工程学报. 2013(24)
[8]板料屈服行为及强化规律的研究进展[J]. 王文平,刁可山,吴向东,万敏. 机械工程学报. 2013(24)
[9]微塑性成形技术的研究进展[J]. 耿艳青,谭险峰,黄新华. 热加工工艺. 2012(01)
[10]基于RIK硬化模型的柔性辊弯成形仿真研究[J]. 龙睿芬,韩飞,刘继英. 锻压技术. 2011(04)
博士论文
[1]粘塑性统一本构理论及其在混凝土中的应用[D]. 刘长春.大连理工大学 2007
[2]碳纤维布增强钢筋混凝土构件的非线性有限元分析[D]. 余流.天津大学 2003
硕士论文
[1]基于有限元仿真的拼接模具硬态铣削用刀具优化[D]. 王彦武.哈尔滨理工大学 2019
[2]粉末冶金零件压制成形本构参数反演优化及参数化模拟[D]. 李璐璐.天津科技大学 2018
[3]管材液压胀形成形极限预测及加载路径优化[D]. 田世伟.燕山大学 2017
[4]汽车悬架力学分析及流程自动化[D]. 陈华良.重庆理工大学 2017
[5]汽车用高强板成形性能的模拟研究[D]. 孙占坤.内蒙古科技大学 2015
[6]高温合金复杂截面圆环多道次滚压不均匀变形行为研究[D]. 郭凯云.南昌航空大学 2015
[7]航空发动机用金属封严环设计与性能分析研究[D]. 陈希.南昌航空大学 2014
[8]压缩机外壳拉深凸耳的仿真分析与坯料形状优化[D]. 伍世鹏.湖南大学 2013
[9]先进高强度钢辊弯成型有限元仿真研究[D]. 史永凌.北方工业大学 2006
本文编号：3089438
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