薄壁管材滚珠旋压工艺数学模型与实验研究

发布时间：2021-03-28 08:13

　　滚珠旋压是一种连续的局部塑性成形工艺。滚珠旋压具有工装简单、成形设备吨位小、成形载荷对称、单位接触压力高、成品尺寸精度高、表面粗糙度好等特点,因而在高精度、高强度小直径薄壁管材生产中得到广泛的应用。滚珠旋压工艺的力学分析一直是国内外专家学者研究的重点,旋压力是滚珠旋压工艺中重要的力能参数之一,快速准确地计算旋压力是设备选择与模具设计的重要前提。滚珠作为旋压过程中直接变形工具,滚珠直径的大小直接影响到旋压角和滚珠个数等工艺参数,最终导致旋压成品质量有明显的差别,深入研究滚珠直径的选择方法对指导实际生产有着重要的意义。本论文以塑性力学为基础,采用理论计算、有限元数值模拟和旋压实验相结合的方法,对滚珠旋压工艺力学性能、滚珠直径的选择和AZ31B镁合金旋压特性进行了系统深入地研究。本论文使用上限法建立了滚珠旋压工艺参数与力能参数的关系,讨论了各工艺参数对力能参数的影响,给出了滚珠旋压力实时计算模型,通过调节工艺参数可对旋压力进行调节,进而对成形产品的质量进行控制,理论计算结果与有限元数值模拟结果进行比较,计算误差在6%之内,验证了理论计算的正确性;给出了滚珠直径的选择方法,着重讨论了小减薄率时... 

【文章来源】：太原科技大学山西省

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

旋压的起源

选择坯料与预测产品尺寸精度的前提；应力分析是产品内部质量与残余应力分析的基础；受力分析与变形力计算是合理地选择设备与正确地设计模具的依据[48]。滚珠旋压过程中，管坯的尺寸与材料性能都发生变化，属于几何非线性与物理非线性，且变形为连续的局部多点变形，变形机理非常复杂，通过实验直接测量与控制变形过程中的变形力非常困难，但旋压过程中工艺参数容易测量与控制[29, 49]。因此，需要建立旋压力与工艺参数的关系，通过不同工艺参数的匹配来控制旋压力。合理的工艺参数配置不仅可以提高旋压件的质量，还可以减小能耗，提高生产效率。本章从塑性力学理论出发，由空间解析几何理论，建立了滚珠旋压过程中三向投影面积、旋压力与旋压各工艺参数之间的函数关系。根据上限原理，通过合理假设的速度场求解出滚珠旋压过程中的变形功率与旋压力。分析了各工艺参数对三向投影面积、三向旋压力及单位接触压力的影响。2.2 滚珠旋压工艺参数滚珠旋压工艺参数示意图如图 2.1 所示。

图 2.2 滚珠旋压三维直观图Figure2.2 Three-dimensional visual diagram of ball spinnin图 2.3 滚珠旋压变形区与非变形区示意图tic diagram of the deformation zone and non-deformation zon珠均匀分布在管坯周向上，在圆周方向上对称，因力即可。选取柱面坐标系并做如下假设：未成形区变形区 管坯滚珠已成型区芯模

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3105195