筒形件強(qiáng)力旋壓動力學(xué)仿真研究.pdf

1、筒形件強(qiáng)力旋壓是一種綜合了鍛造、擠壓、拉伸等工藝特點(diǎn)的先進(jìn)加工工藝，已被廣泛應(yīng)用于國防軍工和航空航天領(lǐng)域。隨著旋壓技術(shù)的發(fā)展和材料工業(yè)的進(jìn)步，國內(nèi)外對旋壓制品的成型質(zhì)量要求越來越高，同時也有越來越多的材料被應(yīng)用于簡形件強(qiáng)力旋壓中，因?yàn)槊糠N材料的性能、尺寸均不相同，所以每次旋壓一種新制品時，都需要重新設(shè)定旋壓工藝參數(shù)。這些參數(shù)通常是科研人員憑借以往的加工經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求來設(shè)定的。首先要設(shè)定若干組旋壓工藝方案，并根據(jù)方案中的參數(shù)進(jìn)行

2、旋壓工藝實(shí)驗(yàn)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如此反復(fù)方可最終確定工藝參數(shù)并進(jìn)行相應(yīng)的生產(chǎn)。這種工藝參數(shù)的設(shè)定方法不但造成了物質(zhì)上的浪費(fèi)，同時也耽誤了生產(chǎn)時間。而且工藝實(shí)驗(yàn)會受到次數(shù)的限制，所以工藝實(shí)驗(yàn)所確定的參數(shù)往往并不是最佳的工藝參數(shù)。
　　通過動力學(xué)仿真模擬，在計(jì)算機(jī)上設(shè)定工藝參數(shù)，并進(jìn)行模擬仿真實(shí)驗(yàn)，可以大大縮短旋壓工藝實(shí)驗(yàn)所消耗的時間，并且不受經(jīng)濟(jì)成本和實(shí)驗(yàn)次數(shù)限制，可以最大程度的詳細(xì)分析每個工藝參數(shù)對旋壓制品成型質(zhì)量的影響

3、。從而有效的指導(dǎo)旋壓工藝參數(shù)的設(shè)定，提高旋壓制品的生產(chǎn)效率和成型質(zhì)量。
　　盡管動力學(xué)仿真模擬具有很多優(yōu)點(diǎn)，但在旋壓前仍然需要設(shè)定一系列的工藝方案，而每組旋壓方案中不同旋壓工藝參數(shù)的設(shè)定，其主要依據(jù)是旋輪所受旋壓力的大小，因此旋壓力的準(zhǔn)確求取成為能否合理設(shè)置旋壓方案的關(guān)鍵。目前通常使用Thamasett算法對旋壓力進(jìn)行計(jì)算，但該算法與實(shí)測值偏差較大，本文在結(jié)合旋壓工藝實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對Thamasett算法忽略旋輪前金屬堆積而導(dǎo)致

4、計(jì)算偏差的不足，根據(jù)其計(jì)算值和實(shí)測值所存在的偏差規(guī)律，修正了Thamasett算法，建立了新的旋壓力模型。在應(yīng)力方面，本文在運(yùn)用胡克定律、圣維南原理等理論的同時，結(jié)合金屬彈塑性成型理論，將筒形件的應(yīng)力拆分成軸向、徑向、切向三部分，并分別建立其平衡方程、變協(xié)調(diào)方程、邊界條件方程和物性方程，從而建立了應(yīng)力的數(shù)學(xué)模型。新的旋壓力、應(yīng)力數(shù)學(xué)模型可以將旋壓工藝參數(shù)控制在一個更為合理的范圍，為旋壓工藝方案的合理確定提供了更為準(zhǔn)確的依據(jù)。
　　

5、本文以金屬塑性成型有限元法為基礎(chǔ)，以旋壓力、應(yīng)力新算法為依托，根據(jù)成型過程中材料的變形特點(diǎn)，選擇ANSYS/LS-DYNA軟件作為筒形件強(qiáng)力旋壓動力學(xué)仿真模型的分析平臺，在進(jìn)行相應(yīng)假設(shè)的同時，分別對筒形件強(qiáng)力旋壓幾何模型的建立、網(wǎng)格的劃分、摩擦模型的選擇、連接和約束的建立、收斂準(zhǔn)則的選擇、迭代求解等關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究。并最終建立了筒形件強(qiáng)力旋壓的動力學(xué)仿真模型。
　　本文通過該動力學(xué)仿真模型研究了筒形件在強(qiáng)力旋壓過程中的變形情況，

6、以及旋壓力、應(yīng)力、應(yīng)變的變化情況，并以相同參數(shù)在旋壓機(jī)上進(jìn)行了旋壓工藝實(shí)驗(yàn)。通過電測法獲得了旋壓成型過程中旋壓力的變化規(guī)律，從工藝實(shí)驗(yàn)的角度驗(yàn)證了動力學(xué)仿真模型結(jié)果的可靠性。并針對不同方案旋制的旋壓制品的缺陷進(jìn)行了缺陷分析。并分析了主軸轉(zhuǎn)速、旋輪進(jìn)給量對旋壓力的影響，進(jìn)給量對應(yīng)力、應(yīng)變的影響，進(jìn)給率對橢圓度、公稱直徑公差、壁厚公差的影響，以及毛坯尺寸精度對成型質(zhì)量的影響。通過這些分析可使科研人員更準(zhǔn)確的了解各旋壓工藝參數(shù)的特性，并以此為