皮带轮轮毂旋压成形中变形稳定性研究

发布时间：2017-05-27 04:07

  本文关键词：皮带轮轮毂旋压成形中变形稳定性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：皮带轮在工业应用领域是一种重要的机械传动零件。利用铲旋成形技术生产皮带轮轮毂是近几年来迅速发展起来的一种新型成形工艺，该工艺克服了传统制造中工艺材料利用率低、能耗大、成本高等不足。影响铲旋成形的因素有很多，且各影响因素之间相互作用关系复杂，故对带轮轮毂铲旋成形工艺变形稳定性的研究有助于了解铲旋成形变形机理，增加对铲旋成形过程中可能产生的缺陷的认识，提高铲旋件成形质量。 本文利用有限元软件DEFORM建立有限元分析模型，对皮带轮轮毂的铲旋成形过程进行了数值模拟，并将在数值计算中出现的缺陷和生产中实际出现的欠肉和隆起等缺陷进行了对照。从塑性力学的角度，，模拟分析了毛坯变形区域金属应力、应变的分布和铲旋轮旋压力情况，研究了铲旋成形过程中毛坯金属的流动规律和变形机理，发现在铲旋成形过程中，毛坯变形区域金属作长距离的转移，且单位时间内参与变形的金属呈逐渐下降趋势。 分析了带轮筒壁欠肉、筒壁表面隆起等典型零件缺陷的形成原因，讨论了旋轮圆角半径、旋轮进给速度、毛坯减薄率和材料塑性等因素对缺陷的影响规律。提出了铲旋成形缺陷应对措施，为实际旋压加工的参数合理确定及模具设计提供了理论指导。 基于灰色关联分析方法，以几种缺陷量化最小值为目标，以旋轮圆角半径、旋轮进给速度、毛坯壁厚、毛坯减薄率四个参数为变量，对铲旋成形工艺过程进行优化。结合优化结果和成形缺陷应对措施，在CDC-400旋压机上进行了皮带轮轮毂铲旋成形试验，旋制出了满足零件设计要求的合格件。
【关键词】：铲旋 金属流动 缺陷 变形机理 参数优化
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG306;TH132
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-13
• 插图清单13-14
• 表格清单14-15
• 1 绪论15-24
• 1.1 引言15
• 1.2 旋压工艺概况15-21
• 1.2.1 旋压工艺原理15-16
• 1.2.2 旋压工艺的分类16-17
• 1.2.3 国内外旋压技术的发展17-20
• 1.2.4 旋压成形缺陷研究现状20-21
• 1.4 铲旋旋压成形工艺及特点21-22
• 1.5 选题背景、意义及主要内容22-24
• 1.5.1 选题背景和意义22
• 1.5.2 本课题的主要研究内容22-24
• 2 有限元法基本理论与原理24-28
• 2.1 引言24
• 2.2 刚塑性材料模型及其基本方程24-26
• 2.3 刚塑性有限元的基本原理26-27
• 2.4 刚塑性数值计算过程27-28
• 3 皮带轮轮毂铲旋成形有限元模型建立28-34
• 3.1 引言28
• 3.2 DEFORM 软件简介28-29
• 3.3 带轮轮毂铲旋旋压工艺分析29-30
• 3.4 铲旋旋压有限元模型的建立30-34
• 3.4.1 有限元模型的数据准备30
• 3.4.2 毛坯网格划分30-31
• 3.4.3 材料模型的建立31
• 3.4.4 材料模型的简化31
• 3.4.5 接触与摩擦31-32
• 3.4.6 模拟温度设置32
• 3.4.7 加载方式32
• 3.4.8 时间步长度和计算步数的确定32-33
• 3.4.9 旋轮形状的确定33-34
• 4 皮带轮轮毂铲旋成形数值模拟分析34-48
• 4.1 引言34
• 4.2 数值模拟结果分析34-43
• 4.2.1 变形过程与形貌34-35
• 4.2.2 单位时间毛坯参与变形金属体积35-36
• 4.2.3 应力应变分析36-37
• 4.2.4 旋轮成形力分析37-38
• 4.2.5 轮毂上端部欠肉的形成过程38-39
• 4.2.6 欠肉区域的应力分布状态39-40
• 4.2.7 轮毂内壁表面欠肉的形成40
• 4.2.8 轮毂内壁表面欠肉的形成机理分析40-41
• 4.2.9 隆起的形成过程41-42
• 4.2.10 隆起区域的应力应变状态42-43
• 4.3 几何参数和工艺参数对缺陷的影响规律43-46
• 4.3.1 旋轮圆角半径对缺陷的影响43-44
• 4.3.2 旋轮进给速度对缺陷的影响44-45
• 4.3.3 毛坯减薄量对缺陷的影响45
• 4.3.4 材料塑性对缺陷的影响45-46
• 4.4 缺陷控制措施46
• 4.5 小结46-48
• 5 基于灰色系统理论的铲旋成形参数优化48-58
• 5.1 灰色系统理论的基本内容48-49
• 5.2 灰色关联分析49
• 5.3 基于灰色关联分析的铲旋成形工艺参数优化49-54
• 5.3.1 正交试验设计及模拟结果49-50
• 5.3.2 初始数据处理50-52
• 5.3.3 求灰色关联系数与关联度52-54
• 5.4 试验验证54-58
• 5.4.1 试验材料54-55
• 5.4.2 试验工装的设计55-56
• 5.4.3 铲旋成形试验56-58
• 6 结论与展望58-60
• 6.1 主要研究结论58
• 6.2 展望58-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况64-65

【参考文献】

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本文编号：398780