基于有限元的套筒扳头挤压成形工艺分析与研究

发布时间：2017-08-15 10:26

  本文关键词：基于有限元的套筒扳头挤压成形工艺分析与研究

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【摘要】：套筒扳头是一种常用工具,由于其通常带有多边形的内孔,比如内六角孔、内四角孔等,因此利用传统的机加工法加工难度较大。温挤压法是一种常用的塑性加工方法,利用温挤压法加工套筒扳头具有改善加工材料塑性、挤压件氧化较小等特点,但是受到挤压工艺的影响,国内生产的套筒扳头质量较差,挤压模具的使用寿命较低,因此,对套筒扳头挤压工艺的研究具有重要意义。本课题结合塑性变形的基本理论以及塑性成形仿真技术,通过有限元模拟软件对套筒扳头的挤压工艺进行如下研究：●本课题针对套筒扳头零件的结构和尺寸,综合多方面因素,最终选择了上下凸模挤压方案并进行了挤压模具的设计。●本课题利用有限元分析软件Deform-3D对套筒扳头的挤压过程进行模拟,研究了挤压工件的温度场、金属流动场、应力场、工件损伤以及凸模挤压力、凸模温度场、凸模应力场的分布与变化情况,并分析了温度场、应力场、工件损伤因子、凸模挤压力产生的原因。●本课题在研究套筒扳头挤压过程的基础上,对不同顶部形状凸模、不同挤压温度、不同挤压速度、不同摩擦系数下的挤压过程分别进行模拟,探究凸模顶部形状、挤压温度、摩擦系数对于套筒扳头挤压工艺的影响,确定了最佳的挤压凸模是锥顶凸模,最佳的挤压温度为750℃,最佳的挤压速度为15mm/s。本课题通过研究套筒扳头的挤压过程以及各个参数对于挤压工艺的影响,得出了套筒扳头的最佳挤压工艺参数,为实际生产提供了重要的参考。
【关键词】：套筒扳头 温挤压工艺 有限元模拟
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG376
【目录】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 套筒扳头内孔的主要加工方法11-12
• 1.1.1 电火花加工11-12
• 1.1.2 冷冲加工12
• 1.1.3 挤压加工12
• 1.2 金属温挤压技术概述12-13
• 1.3 金属温挤压研究现状13-15
• 1.4 本课题的研究意义及主要内容15-17
• 1.4.1 本课题的研究意义15
• 1.4.2 本课题的研究内容15-17
• 第2章 金属塑性成形理论分析方法与仿真技术17-25
• 2.1 金属塑性成形主要理论分析方法17-18
• 2.1.1 主应力法17
• 2.1.2 滑移线法17-18
• 2.1.3 上限分析法18
• 2.1.4 有限元法18
• 2.2 金属塑性成形有限元法18-19
• 2.2.1 固体型塑性有限元法18-19
• 2.2.2 流动型塑性有限元法19
• 2.3 刚塑性有限元法的基本理论19-22
• 2.3.1 刚塑性材料的基本假设19
• 2.3.2 刚塑性材料的边值问题19-21
• 2.3.3 刚塑性材料的变分原理21-22
• 2.4 金属塑性成形仿真技术22-24
• 2.4.1 金属塑性成形仿真技术概述22-23
• 2.4.2 DEFORM-3D金属塑性成形仿真模拟系统23
• 2.4.3 DEFORM-3D软件分析的主要流程23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 套筒扳头有限元模拟前期准备25-33
• 3.1 套筒扳头零件的结构及其加工过程25
• 3.2 套筒扳头挤压方案的选择25-28
• 3.2.1 多工序成形挤压方案26-27
• 3.2.2 单工序成形挤压方案27-28
• 3.3 套筒扳头坯料计算28
• 3.3.1 套筒扳头挤压件尺寸的确定28
• 3.3.2 套筒扳头挤压下料尺寸的确定28
• 3.4 套筒扳头挤压模具设计28-32
• 3.4.1 套筒扳头挤压凸模设计28-30
• 3.4.2 套筒扳头挤压凹模设计30-31
• 3.4.3 套筒扳头挤压模具的结构设计31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第4章 套筒扳头挤压的有限元模拟33-45
• 4.1 套筒扳头挤压过程模拟环境的建立与求解33-36
• 4.1.1 有限元计算模型的建立33
• 4.1.2 单元类型的选择与网格划分33-34
• 4.1.3 材料以及边界条件的设定34-35
• 4.1.4 模拟步长的选择与设定35
• 4.1.5 求解算法的选择35-36
• 4.1.6 数据库文件的生成与求解36
• 4.2 挤压凸模有限元模拟过程36
• 4.3 套筒扳头挤压过程模拟结果分析36-42
• 4.3.1 套筒扳头挤压过程的温度场分析37-38
• 4.3.2 套筒扳头挤压过程的流场分析38-39
• 4.3.3 套筒扳头挤压力分析39-40
• 4.3.4 套筒扳头挤压过程的等效应力场分析40-41
• 4.3.5 套筒扳头挤压件损伤分析41-42
• 4.4 套筒扳头挤压凸模模拟结果分析42-44
• 4.4.1 套筒扳头挤压凸模温度场分析42-43
• 4.4.2 套筒扳头挤压凸模应力分析43-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第5章 套筒扳头挤压工艺分析45-65
• 5.1 凸模顶部形状对于挤压工艺的影响45-49
• 5.1.1 常见的凸模顶部形状45-46
• 5.1.2 凸模顶部形状对于套筒扳头等效应力的影响46
• 5.1.3 凸模顶部形状对于凸模挤压力的影响46-47
• 5.1.4 凸模顶部形状对于套筒扳头损伤因子的影响47
• 5.1.5 凸模顶部形状对于凸模等效应力的影响47-48
• 5.1.6 模拟结果分析48-49
• 5.2 挤压温度对于挤压工艺的影响49-54
• 5.2.1 挤压温度对于套筒扳头等效应力的影响50
• 5.2.2 挤压温度对于凸模挤压力的影响50-51
• 5.2.3 挤压温度对于套筒扳头损伤因子的影响51-52
• 5.2.4 挤压温度对于凸模温度的影响52-53
• 5.2.5 挤压温度对于凸模等效应力的影响53-54
• 5.3 挤压速度对于挤压工艺的影响54-59
• 5.3.1 挤压速度对于套筒扳头等效应力的影响54-55
• 5.3.2 挤压速度对于凸模挤压力的影响55
• 5.3.3 挤压速度对于套筒扳头损伤因子的影响55-56
• 5.3.4 挤压速度对于凸模温度的影响56-58
• 5.3.5 挤压速度对于凸模等效应力的影响58-59
• 5.4 摩擦系数对于挤压工艺的影响59-64
• 5.4.1 摩擦系数对于套筒扳头等效应力的影响59-60
• 5.4.2 摩擦系数对于凸模挤压力的影响60-62
• 5.4.3 摩擦系数对于套筒扳头损伤因子的影响62
• 5.4.4 摩擦系数对于凸模温度的影响62-63
• 5.4.5 摩擦系数对于凸模等效应力的影响63-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第6章 结论与展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-73
• 在学期间主要科研成果73-74
• 一、发表学术论文73
• 二、在学术期间参与课题73
• 三、在学期间获得奖励73-74
• 附件74-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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3 周朝辉,曹海桥,吉卫,何大钧,王孝培;DEFORM有限元分析系统软件及其应用[J];热加工工艺;2003年04期

4 吴向红;赵国群;孙胜;娄淑梅;马新武;;挤压速度和摩擦状态对铝型材挤压过程的影响[J];塑性工程学报;2007年01期

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本文编号：677693