薄壁管弯曲成形质量分析及工艺参数优化研究

发布时间：2017-05-17 14:20

  本文关键词：薄壁管弯曲成形质量分析及工艺参数优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在航空航天、汽车制造和石化等主要生产中，薄壁管件的应用拥有着巨大的作用。随着智能化和自动化的发展，薄壁管件的弯曲加工技术种类也随之增多，因此对薄壁管件成形过程拥有更高的要求。在管件弯曲成形技术的研究和发展的过程中，改善管件成形质量和建立优化成形工艺参数的方法，以成为亟待解决的重要问题。本文以实现高效率弯管加工过程和高精度弯管为目的，深入的进行了对弯管成形技术的相关问题的研究。 首先介绍了薄壁管成形质量分析及工艺参数优化的国内外研究情况。如今改善弯曲回弹过程的研究方法较多，而对控制模型的建立研究不多；应用有限元分析的方法偏多，而对成形工艺参数的优化方法研究不多；此外，将正交试验方法应用到弯管成形质量工艺参数优化当中的研究也不是很多。因此，本文对成形质量进行了分析，包括椭圆度和壁厚变化率，并建立成形参数的控制模型。 其次描述了管材成形的工作过程，归纳了弹塑性理论的知识，分析塑性成形中三大重要准则以及两种强化准则的区别；介绍管件弯曲成形过程的受力分析和四大缺陷，描述各种控制缺陷的方法和得到回弹角的计算公式，为建立回弹缺陷控制模型提供了理论依据；利用有限元分析软件，以建立了数控弯管有限元模型为基础，进行弯管和模具前处理建模，研究网格划分的方法，选取零件的材料特性，施加接触边界条件，确立求解选项。通过结构分析过程的加载结果分析，，可以对弯曲成形缺陷有影响的因素进行分析，包括成形质量和回弹量。实践表明，本文建立的数值模拟模型和回弹模型真实有效，通过理论与实验结合对成形质量和回弹的分析，提高了弯管的成形质量、改善了弯曲角的精确度。 最后，介绍了虚拟正交试验的优化方法，分析正交试验方法，分析方差分析的必要性，通过对分析中正交试验的设计、数据分析、方差分析等主要过程计算，优化了工艺参数。实践证明，对于成形质量的提高，此优化方法起到了重要的作用，并且该技术可以适应实际生产。
【关键词】：工艺参数 数值模拟 成形质量 回弹 正交试验
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 引言10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.2.1 弯管成形质量分析方面11-12
• 1.2.2 弯管成形优化方面12
• 1.3 课题来源与研究意义、目的和内容12-15
• 1.3.1 课题来源12-13
• 1.3.2 主要研究目的和意义13-14
• 1.3.3 主要研究内容14-15
• 第2章 管材弯曲的理论分析和有限元模型的建立15-33
• 2.1 弹塑性理论分析15-18
• 2.2 管材弯曲成形分析18-23
• 2.2.1 管材弯曲成形状态分析18
• 2.2.2 管件弯曲缺陷分析18-23
• 2.3 有限元模型的建立23-32
• 2.3.1 CAE 应用简介23
• 2.3.2 前处理建模23-25
• 2.3.3 模型的网格划分25-26
• 2.3.4 模型的边界条件26-27
• 2.3.5 模型的材料特性27-28
• 2.3.6 模型的接触处理28-29
• 2.3.7 模型的有限元求解算法29-30
• 2.3.8 模型的后处理结果30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 模型实验验证及成形参数分析33-46
• 3.1 有限元模型的有效性验证33-35
• 3.2 成形质量的几何参数分析35-38
• 3.2.1 弯曲角度的分析35-36
• 3.2.2 相对弯曲半径的分析36
• 3.2.3 相对壁厚的分析36-38
• 3.3 回弹数值模拟的有效性验证38-40
• 3.4 变形条件对回弹影响的分析40-44
• 3.4.1 相对弯曲半径和材料性能对回弹的影响40-42
• 3.4.2 相对弯管壁厚对回弹的影响42-43
• 3.4.3 芯棒对回弹的影响43-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第4章 基于正交试验的薄壁管工艺参数优化设计46-55
• 4.1 优化设计变量的选取46
• 4.2 正交试验设计与数据分析46-50
• 4.2.1 正交试验设计的基本步骤46-47
• 4.2.2 正交试验设计47-48
• 4.2.3 正交试验数据分析48-50
• 4.3 正交试验的方差分析法50-54
• 4.3.1 方差分析的必要性及显著变动原则50-51
• 4.3.2 正交试验的方差分析51-53
• 4.3.3 正交试验的实验验证53-54
• 4.4 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-60
• 攻读学位期间发表的学术论文60-61
• 致谢61

【参考文献】

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本文编号：373669