铝合金薄板超声辅助渐进成形表面质量及表面材料流动特性探究

发布时间：2022-02-21 16:40

　　渐进成形技术因其灵活的加工性以及较低的成本在塑性成形领域占据优势,但成形件的表面质量始终是制约渐进成形工业化的关键因素。同时,随着超声辅助成形技术的进一步发展,超声振动对于表面质量及成形性能提高的独特优势在多种加工工艺上已得到验证。基于此,本文针对铝合金薄板开展了超声辅助渐进成形表面质量及表面材料流动特性探究。首先,本章利用三维表面高度参数与功能参数指标对渐进成形表面形貌进行表征,分析了工艺参数以及板材轧制方向对成形工件Sa、Sku、Ssk、Sbi以及Sci的影响规律。进行了工艺参数优化,确定了接触表面和非接触表面5种表征指数的最优值的工艺参数组合,并获得了最优表面形貌的工艺参数组合。基于渐进成形工艺参数步距、工具头直径以及转速对接触表面形貌的影响,建立了表面质量三维表征参数的有效预测模型,实现了接触表面形貌的有效预测和控制。其次,将超声振动引入到渐进成形工艺中,探究了超声振动参数与关键工艺参数（步距和轧制方向）对成形工件表面形貌的影响。利用白光干涉仪获得了超声辅助渐进成形表面的周期性凹痕特征,利用高斯滤波分离了粗糙度表面与波纹度表面,对其进行表面幅度参数表征,分析了超声引起的周期性凹... 

【文章来源】：山东大学山东省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：112 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 渐进成形的分类
    1.3 渐进成形技术研究现状
        1.3.1 表面质量
        1.3.2 表面塑性流动特性
        1.3.3 工件性能
    1.4 超声辅助渐进成形研究现状
        1.4.1 国外学者的研究
        1.4.2 国内学者的研究
    1.5 论文内容与框架
        1.5.1 论文的提出
        1.5.2 论文结构与主要内容
第2章 渐进成形表面形貌的表征与预测
    2.1 引言
    2.2 渐进成形表面的表征方法介绍
    2.3 实验设计方案
        2.3.1 实验设计
        2.3.2 实验条件
        2.3.3 加工表面形貌和粗糙度测量
    2.4 工艺参数对表面形貌表征指数的影响
        2.4.1 工艺参数对表面算术平均偏差的影响
        2.4.2 工艺参数对表面偏斜度指数与峭度指数的影响
        2.4.3 工艺参数对表面承载能力指数影响
        2.4.4 工艺参数对核心区液体滞留指数影响
    2.5 基于遗传算法的BP神经网络的表面形貌预测模型
        2.5.1 基于遗传算法的BP神经网络结构设计
        2.5.2 神经网络预测分析
    2.6 本章小结
第3章 超声振动对渐进成形表面形貌的影响
    3.1 引言
    3.2 实验方案
        3.2.1 实验设计
        3.2.2 实验条件
        3.2.3 表面形貌测量与高斯滤波
    3.3 接触表面形貌特征影响
        3.3.1 成形表面二维轮廓特征
        3.3.2 粗糙度表面三维幅度参数表征
        3.3.3 波纹度表面三维幅度参数表征
        3.3.4 成形表面的功能参数表征
    3.4 非接触表面形貌特征影响
        3.4.1 幅度参数表征
        3.4.2 功能参数表征
    3.5 本章小结
第4章 渐进成形表面材料塑性流动与变形特性分析
    4.1 引言
    4.2 表面材料流动解析模型
        4.2.1 基本假设
        4.2.2 运动关系
        4.2.3 锯齿型轨迹表面材料流动模型
        4.2.4 阶梯型轨迹表面材料流动模型
    4.3 表面材料流动有限元仿真模型
    4.4 工艺参数对材料流动的影响
        4.4.1 超声振动幅度的影响
        4.4.2 超声振动频率的影响
        4.4.3 步距与进给速度的影响
        4.4.4 成形轨迹的影响
    4.5 表面分离效应
    4.6 直槽成形实验验证
    4.7 本章小结
第5章 超声辅助渐进成形加工件性能探究
    5.1 引言
    5.2 实验方案
    5.3 超声振动对表面性能的影响
        5.3.1 表面硬度
        5.3.2 表面残余应力
        5.3.3 表面微观组织
    5.4 超声振动对成形性能影响
        5.4.1 成形厚度
        5.4.2 成形极限
        5.4.3 拉伸断口分析
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文及参加科研项目
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
[1]超声振动辅助滚压参数对钛合金表面残余应力的影响[J]. 苏豪,沈学会,巩贤宏,师亚龙.  电加工与模具. 2020(01)
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[3]超声振动辅助磨削GCr15轴承钢的表面残余应力[J]. 栗育琴,肖罡,李涛.  机械工程材料. 2019(06)
[4]铝板数控单点渐进成形的成形极限曲线研究[J]. 侯晓莉,李言,杨明顺,柏朗,石珣,张成兴.  中国机械工程. 2020(08)
[5]工具头转速对TRIP钢板渐进成形微观组织的影响[J]. 丁科,赵伟,徐明森.  模具工业. 2019(03)
[6]AA1100铝合金渐进成形的微观组织与力学性能分析[J]. 王泓宇,李细锋,陈军.  塑性工程学报. 2018(06)
[7]超声振动因子对镁合金单点渐进成形板材性能影响规律[J]. 苏春建,张柯,娄淑梅,张克,许婷婷,王清.  稀有金属材料与工程. 2018(07)
[8]镁合金超声振动单点渐进成形表面效应的研究[J]. 许婷婷,苏春建,张克,张珂,张钊.  机械工程与自动化. 2017(05)
[9]超声振动螺线磨削表面微观形貌建模与仿真研究[J]. 王秋燕,梁志强,王西彬,周天丰,赵文祥,吴勇波,焦黎.  机械工程学报. 2017(19)
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硕士论文
[1]铝合金薄板超声辅助渐进成形塑性软化机理及成形性能探究[D]. 陈晓晓.山东大学 2019
[2]1060铝板超声振动单点增量成形力研究[D]. 柏朗.西安理工大学 2016
[3]金属板料成形工具转动渐进成形基础问题研究[D]. 王耿.青岛理工大学 2014
[4]振动单点渐进无模成形机理研究及数值分析[D]. 张仲凯.江西理工大学 2010



本文编号：3637650