电液颤振对冷挤压塑性成形件金属流线的影响

发布时间：2017-08-25 23:50

  本文关键词：电液颤振对冷挤压塑性成形件金属流线的影响

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【摘要】：冷挤压技术凭借“优质、高效、低消耗、低成本”等优点,被广泛应用于电子通信业、机械制造业等领域,但在长期生产实践中,冷挤压加工技术逐渐显露出其不足之处:金属材料变形抗力高,模具易磨损、寿命短,对冷挤压设备要求较高等。为解决这些问题,使冷挤压工艺得到进一步发展,本文提出一种新型冷挤压工艺,即在冷挤压成形过程中引入振动信号。在挤压过程中,金属是在一个密闭的型腔中流动,其材料的流动、应力与应变场的分布等情况都很难监测和控制,因此精确把握冷挤压金属流动过程的难度很大。但研究表明,金属流线分布的合理性与模具的寿命、产品的质量等有着密不可分的联系,合理的金属流线可以提高模具寿命,降低挤压缺陷等,因此,有必要对施加振动信号后的金属流线做进一步研究。本文以套杯类零件为研究对象,采用正挤压方式,将振动信号引入传统冷挤压工艺中。以振动加工的体积效应为理论依据,模拟仿真在有无施加颤振两种挤压方式下,金属流线的演变过程及金属网格流线。并通过实验研究,观察并分析两种挤压方式下金属流线的二维显微图与三维显微成像图。本文主要研究内容如下:1.介绍了金属塑性成形微观机理、成形特点及多晶体的塑性变形特点,阐述了冷挤压的基本类型及冷挤压对金属组织的影响,介绍了施加振动信号后对金属组织的影响,并详细论述了冷挤压振动加工的体积效应机理,阐述了刚塑性有限元的基本方程、边值条件及变分原理,为后续的模拟仿真及实验研究分析奠定了理论基础。2.采用Deform-3D有限元分析软件分别对金属材料在传统挤压方式下和施加颤振挤压方式下进行数值模拟仿真,详细分析和比较两种挤压方式下的三维金属流线演变过程及二维金属截面网格流线。3.依据20Cr正挤压套杯零件难成形的特点,本文采用电液式颤振冷挤压加工实验系统,并详细阐述了该系统的基本组成及其实现冷挤压轴向振动加工的工作原理。4.对金属毛坯、传统挤压方式下和施加颤振挤压方式下得到的成形零件进行粗磨、精磨、抛光及腐蚀。采用扫描电镜观察成形零件的金属流线,并结合仿真结果对其进行详细分析。采用基恩士超景深三维显微系统对成形零件的金属流线进行三维成像,进一步验证上述分析结果,并重点观察和分析成形零件拐角处的金属流线。
【关键词】：冷挤压 有限元模拟 金属塑性成形 电液颤振 金属流线
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG376.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 课题来源10
• 1.2 课题的研究背景及意义10-12
• 1.3 国内外研究现状12-20
• 1.3.1 金属流线在金属塑性成形过程中的研究现状13-14
• 1.3.2 振动加工技术在金属塑性成形中的研究现状14-17
• 1.3.3 振动对金属塑性成形影响机理的研究现状17-18
• 1.3.4 振动发生器及振动台的研究现状18-20
• 1.4 论文研究内容20-21
• 1.5 本章小结21-22
• 第2章 金属塑性成形原理及有限元理论22-34
• 2.1 金属塑性成形原理22-26
• 2.1.1 金属塑性变形微观机理22-24
• 2.1.2 多晶体的塑性变形特点24-26
• 2.1.3 金属塑性成形最小阻力定律26
• 2.2 冷挤压基本类型及对金属组织的影响26-29
• 2.3 振动对冷挤压成形过程中金属组织的影响29-30
• 2.4 刚塑性有限元理论30-33
• 2.4.1 刚塑性变形的基本方程及边值条件31-32
• 2.4.2 刚塑性变形的变分原理32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 有限元建模仿真与分析34-50
• 3.1 传统冷挤压塑性成形有限元建模34-36
• 3.1.1 有限元模型建立34-35
• 3.1.2 模型参数设置35-36
• 3.2 传统挤压方式有限元仿真结果分析36-40
• 3.2.1 金属流线的演变过程分析36-39
• 3.2.2 金属截面网格流线分析39-40
• 3.3 颤振冷挤压塑性成形有限元建模40-43
• 3.4 施加颤振挤压方式有限元仿真结果比较与分析43-48
• 3.4.1 金属流线的演变过程比较与分析43-46
• 3.4.2 金属截面网格流线比较与分析46-48
• 3.5 本章小结48-50
• 第4章 电液式颤振冷挤压加工实验系统50-64
• 4.1 电液式颤振冷挤压加工实验系统概述50-51
• 4.2 电液式颤振激励系统51-56
• 4.2.1 电液式振动台结构51-53
• 4.2.2 2D激振阀结构53-54
• 4.2.3 液压泵结构54
• 4.2.4 电液式颤振激励系统工作原理54-56
• 4.3 冷挤压加工系统56-58
• 4.3.1 冷挤压加工设备56
• 4.3.2 冷挤压模具56-58
• 4.4 实验控制和数据采集系统58-61
• 4.5 电液式颤振冷挤压加工实验系统工作原理61-62
• 4.6 本章小结62-64
• 第5章 实验研究与结果分析64-76
• 5.1 实验目的与实验内容64-66
• 5.2 实验结果与分析66-74
• 5.3 本章小结74-76
• 第6章 总结与展望76-80
• 6.1 总结76-77
• 6.2 展望77-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-86
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果86

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