超长薄壁筒形件同步旋转模环旋压成形参数与缺陷的控制研究

发布时间：2017-09-11 10:39

  本文关键词：超长薄壁筒形件同步旋转模环旋压成形参数与缺陷的控制研究

  更多相关文章： 超长筒形件 同步旋转模环旋压 有限元 壁厚差 轴向应力

【摘要】：筒形件在航天、兵器、航空等领域是一类应用十分广泛的零件。对于8m以上的超长筒形件,传统强力旋压无法完成整体旋压成形,分段成形后焊接,无法避免焊缝,产生焊接变形和局部缩径。传统强力旋压仅在一瑞施加进给比,在对超长筒形件旋压时,由于超长筒体长度较长产生的自重较大,容易形成弯曲变形,无法达到圆度、直线度、直径精度的要求。针对上述强力旋压存在的不足,本文采用了全新的旋压成形技术-同步旋转模环旋压,在传统的强力旋压基础上在旋压件的一端增加轴向推力,另一端施加自适应的轴向拉力,两端同时主动旋转,工件在移动和旋转过程中完成加工；这种方式使用长度很短的环状芯模(长度在300-500mm间),完成大直径、高精度、超长筒体(8m以上)的整体旋压成形。同时,依靠张力作用保证产品的圆度、直线度等关键精度远远高于传统旋压。本文基于有限元数值模拟软件Simufact,对建模过程中的网格划分、几何建模及边界条件等关键性问题进行了分析,对模型进行了合理的简化和假设。简单的描述了旋压成形有限元模拟相关的弹塑性有限元基本理论,包括增量方程、虚功方程以及有限元求解方程等。分析了304固溶态不锈钢筒形件同步旋转模环旋压成形过程中等效应力应变的分布,材料的流动,三向旋压力的分布情况以及成形过程中的缺陷进行了研究,如起皱、鼓形、扩径。分析了模环的受力情况,了解了不同工艺参数对成形过程的影响,并确定了主要工艺参数的取值范围,如芯模长度、进给比、圆角半径、成形角等。采用正交试验和数值模拟结合的方法对工艺参数进行优化,以最小轴向应力和壁厚差为目标,分析了不同工艺参数对筒形件同步旋转模环旋压的影响情况,确定了参数影响主次顺序,并获得较合理的成形工艺参数,为同步旋转模环旋压成形工艺和参数优化提供了理论依据。
【关键词】：超长筒形件 同步旋转模环旋压 有限元 壁厚差 轴向应力
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.1.1 课题背景10
• 1.1.2 研究意义10-11
• 1.2 旋压工艺简介11-13
• 1.3 筒体旋压的发展现状13-15
• 1.4 同步旋转模环旋压的特点15-16
• 1.5 有限元模拟技术的发展现状16-20
• 1.5.1 有限元数值模拟技术的发展16-17
• 1.5.2 有限元数值模拟关键技术在旋压中的应用17-20
• 1.6 主要研究内容20-21
• 第二章 同步旋转模环旋压的数值模拟21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 同步旋转模环旋压有限元数值模拟基础21-27
• 2.2.1 弹塑性本构方程21-23
• 2.2.3 增量方程23-24
• 2.2.4 有限元求解方程24-27
• 2.3 simufact有限元软件介绍27
• 2.4 同步旋转模环旋压数值模拟关键技术27-32
• 2.4.1 几何模型构建27-28
• 2.4.2 网格划分28-29
• 2.4.3 模型的简化29
• 2.4.4 摩擦模型29-30
• 2.4.5 边界条件定义30-31
• 2.4.6 材料模型31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 筒形件同步旋转模环旋压数值模拟及缺陷分析33-55
• 3.1 引言33
• 3.2 同步旋转模环旋压成型工艺33-34
• 3.3 工艺参数的选择34-38
• 3.3.1 进给比34-35
• 3.3.2 芯模长度35
• 3.3.3 成形角35-36
• 3.3.4 圆角半径36-37
• 3.3.5 主轴转速37-38
• 3.4 减薄旋压的变形力学分析38-39
• 3.5 旋压力的分析39-45
• 3.5.1 旋轮接触面积的计算39-40
• 3.5.2 旋压力的分布40-45
• 3.5.3 模环的受力分析45
• 3.6 同步旋转模环旋压过程中应力应变分布45-50
• 3.6.1 速度差对成形过程的影响45-46
• 3.6.2 等效应力应变分布46-48
• 3.6.3 三向应力分布48-50
• 3.7 材料的流动50-51
• 3.8 主要缺陷分析51-54
• 3.8.1 鼓形51-53
• 3.8.2 扩径53-54
• 3.8.3 起皱54
• 3.9 小结54-55
• 第四章 基于正交试验对筒形件同步旋转模环旋压的优化55-65
• 4.1 引言55
• 4.2 正交试验55-58
• 4.2.1 方案的确定55-56
• 4.2.2 正交表的建立56-58
• 4.2.3 目标函数的选取58
• 4.3 正交试验结果与分析58-62
• 4.4 工艺参数的优化62-63
• 4.5 小结63-65
• 结论65-67
• 参考文献67-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文72-73
• 致谢73

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李明哲;刘书娟;罗永和;崔明辉;刘殿武;;多点调形旋压成形机在化工设备制造中的应用[J];石油和化工设备;2008年02期

2 ;热旋压成形[J];机械工人热加工技术资料;1977年12期

3 艾方;旋压成形技术[J];模具技术;1998年02期

4 朱九成,苏华;无靠模旋压成形工艺[J];现代制造工程;2002年06期

5 梁涛,王琨;双向弯曲件的旋压成形[J];机械工程师;2002年02期

6 邢伟荣;带轮旋压成形原理及工艺分析[J];山西机械;2002年03期

7 汤百智,朱九成,苏华;无靠模旋压成形工艺探讨[J];模具工业;2002年05期

8 夏琴香;三维非轴对称零件旋压成形工艺及设备[J];新技术新工艺;2003年12期

9 梁燕飞,杨维锵,郭泽民;灯座旋压成形工艺[J];锻压装备与制造技术;2004年01期

10 夏琴香;三维非轴对称零件旋压成形机理研究[J];机械工程学报;2004年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王健飞;李继贞;陈福龙;;旗灯杆旋压成形工艺及专用设备的开发[A];第十一届全国旋压技术交流大会论文集[C];2008年

2 夏琴香;阮锋;任晓龙;;三维非回转体薄壁空心零件的旋压成形技术[A];第八届全国塑性加工学术年会论文集[C];2002年

3 毛柏平;沈健;;6061铝合金特种筒形件旋压成形工艺及其组织性能的研究[A];中国有色金属学会第十二届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2007年

4 王大力;张锐;徐恒秋;李茂盛;;复合筋零件旋压成形初步研究[A];第十一届全国旋压技术交流大会论文集[C];2008年

5 吕昕宇;刘黎明;雷濵;杨俊;;普旋轨迹对钛合金旋压成形的影响分析[A];第十一届全国旋压技术交流大会论文集[C];2008年

6 马世成;李晓海;王东坡;王振杰;;筒形件旋压成形的数值模拟分析[A];第十一届全国旋压技术交流大会论文集[C];2008年

7 夏琴香;尚越;孙凌燕;王甲子;叶邦彦;;梯形内齿旋压成形缺陷分析及工艺方法研究[A];第十一届全国旋压技术交流大会论文集[C];2008年

8 毛柏平;王振生;沈健;;6061铝合金简形件旋压成形工艺及其组织性能的研究[A];第十一届全国旋压技术交流大会论文集[C];2008年

9 夏琴香;阮锋;任晓龙;;三维非回转体薄壁空心零件的旋压成形技术[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年

10 李亚非;;曲面薄壁异形件的旋压成形工艺[A];中国工程物理研究院科技年报（2005）[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 王健飞 刘德贵;旋压成形——神奇的金属成形技术[N];中国航空报;2013年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 赖周艺;非圆横截面空心零件旋压成形机理研究[D];华南理工大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 何阳;钛合金筒形件强力旋压成形研究[D];长安大学;2015年

2 郑帮智;发动机多楔带轮旋压成形仿真的研究[D];西南交通大学;2016年

3 刘祥彬;集群式钢球旋压成形工艺及其数值模拟研究[D];吉林大学;2016年

4 刘成;Hastelloy C-276合金管材旋压成形数值模拟及实验研究[D];北京有色金属研究总院;2016年

5 王琳;超长薄壁筒形件同步旋转模环旋压成形参数与缺陷的控制研究[D];中北大学;2016年

6 刘陶;镁合金筒体件旋压成形工艺研究[D];重庆大学;2010年

7 王映品;五边形截面空心零件旋压成形数值模拟与工艺研究[D];华南理工大学;2011年

8 苏畅;厚壁封头无胎温旋压成形的数值模拟[D];燕山大学;2001年

9 孟艳梅;曲母线形件复合旋压成形的数值模拟及工艺分析[D];燕山大学;2005年

10 胡文骏;薄壁曲母线形件旋压成形的数值模拟及工艺研究[D];湘潭大学;2011年

，

本文编号：830201