基于弯曲量的曲母线件多道次轨迹规划及变进给旋压方法研究

发布时间：2017-09-20 11:36

  本文关键词：基于弯曲量的曲母线件多道次轨迹规划及变进给旋压方法研究

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【摘要】：金属旋压工艺是一种能够较容易地将金属坯料制作成各种旋转对称的薄壁回转件的成形工艺,该工艺综合了挤压、弯曲、滚压等工艺的特点,其产品具有变形条件好、制品范围广、尺寸公差小、材料利用率高等优点,因此广泛应用于航空航天、国防、家电等行业。本文以复杂曲母线件为研究载体,选用SPHC热轧钢材料,研究主要围绕曲母线件有限元仿真模型构建、旋压金属变形特性、曲母线件多道次轨迹规划、变进给旋压成形机理等关键技术问题,具体内容如下：基于ANSYS/LSDYNA显式动力学技术,建立了符合实际的曲母线件多道次旋压模型：通过提取旋压加工关键部件,建立了符合实际的的曲母线件多道次旋压模型,通过旋压加工试验验证了模型的准确性,为后续曲母线件道次规划和参数化变进给旋压成形研究奠定基础。基于旋压成形板料局部变形建模解析,提出金属变形弯曲量、弯曲速度及等效角度的概念以及参数化变进给旋压成形方法：基于恒弯曲速度、恒进给速度下,研究常见三种曲线轮廓成形对应的进给率和弯曲速度；研究成形轮廓等效成形角、弯曲量与拉伸比的关系,并通过有限元数值初步探究基于恒弯曲速度的参数化变进给旋压成形机理,为后续轨迹规划及变进给旋压研究奠定基础。基于弯曲量分配与凹曲线成形特性结合实现曲母线件多道次轨迹规划,并通过数值模拟研究不同变形量分配方式与旋压成形质量的关系：基于弯曲量分配与凹曲线成形特性结合提出一种曲母线件多道次轨迹规划方法,并通过数值模拟分析发现弯曲量分配与旋压成形质量联系紧密,结合常见的两种分配方法(等轴向长度分配和等弧长分配)系统地研究不同变形量分配方式与旋压成形质量的关系,结果表明等弯曲量分配方式下旋压力较小以及板料壁厚分布状况较均匀；相同道次数下,基于等弯曲量分配的旋压方案效率最高,其次等轴向长度分配,等弧长分配最低,研究为等弯曲量分配的多道次轨迹规划方法应用奠定基础。基于相同加工效率研究参数化变进给加载与恒进给对旋压成形质量的影响：通过有限元模拟恒弯曲速度下曲母线件多道次变进给加载下板料的变形特性,并基于相同加工效率对比分析参数化变进给加载与恒进给对旋压成形质量的影响,结果表明：相同效率下,终道次采用参数化变进给加工可以明显抑制减薄、降低轮廓偏差,提高成形精度,并且对旋压力有很好的控制,为基于恒弯曲速度的参数化变进给旋压生产应用奠定基础。
【关键词】：曲母线件 弯曲量 弯曲速度 轨迹规划 变进给旋压
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 研究背景及意义12-14
• 1.2 国内外研究现状14-22
• 1.2.1 普通旋压国内外研究状况14-20
• 1.2.2 普通旋压进给率的研究20-21
• 1.2.3 曲母线件变进给旋压关键技术问题21-22
• 1.3 本文的主要研究内容与结构框架22-23
• 1.3.1 本文主要研究内容22-23
• 1.3.2 本文结构框架23
• 1.4 本章小结23-24
• 第2章 曲母线件多道次旋压成形仿真模型构建24-37
• 2.1 引言24-25
• 2.2 弹塑性基本理论25-27
• 2.2.1 材料弹塑性行为的描述25
• 2.2.2 塑性力学基本法则25-27
• 2.3 ANSYS/LS-DYNA显式动力学分析方法27-30
• 2.4 有限元模型的建立及有效性验证30-36
• 2.4.1 旋压模型关键参数的提取与定义30
• 2.4.2 曲母线件仿真基础参数设置30-34
• 2.4.3 曲母线件仿真模型的有效性验证34-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第3章 基于恒弯曲速度的变进给旋压成形机理研究37-51
• 3.1 引言37-38
• 3.2 基于板料金属弯曲变形的变进给加载机理38-42
• 3.2.1 金属弯曲变形量与弯曲速度38-40
• 3.2.2 基于恒弯曲速度的典型曲母线回转件旋压进给率40-41
• 3.2.3 基于恒进给率的典型曲母线回转件旋压弯曲速度41-42
• 3.3 板料成形总弯曲量及等效成形角理论推导42-46
• 3.3.1 成形总弯曲量42-45
• 3.3.2 等效成形角度45-46
• 3.4 参数化变进给旋压板料变形机理分析46-49
• 3.5 本章小结49-51
• 第4章 基于弯曲量分配的曲母线件多道次轨迹规划51-67
• 4.1 引言51-53
• 4.2 基于弯曲量分配的道次轨迹模拟方案分析及试验设置53-56
• 4.2.1 基于弯曲量分配的道次轨迹方案分析53-55
• 4.2.2 基于等弯曲量分配的道次轨迹规划实验设置55-56
• 4.3 实验结果分析56-65
• 4.3.1 旋压力分析56-59
• 4.3.2 等效应变分析59-61
• 4.3.3 三向应变分析61-62
• 4.3.4 壁厚分析62-64
• 4.3.5 旋压加工效率分析64-65
• 4.4 本章小结65-67
• 第5章 基于恒弯曲速度的曲母线件参数化变进给旋压方法67-80
• 5.1 引言67-68
• 5.2 基于恒弯曲速度的曲母线件参数化变进给旋压试验设置68-70
• 5.3 实验结果分析70-77
• 5.3.1 旋压力分析70-72
• 5.3.2 三向应力分析72-73
• 5.3.3 三向应变分析73-74
• 5.3.4 壁厚及轮廓分析74-77
• 5.4 试验验证77-79
• 5.5 结论79-80
• 第6章 总结与展望80-83
• 6.1 结论80-81
• 6.2 工作展望81-83
• 参考文献83-89
• 附录89

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