帶縱向內(nèi)筋薄壁筒形件滾珠旋壓成形分析與模擬.pdf

1、高強度、高精度的帶有縱向內(nèi)筋薄壁筒形件是適應(yīng)航空工業(yè)、航天工業(yè)和軍事工業(yè)的發(fā)展需要而出現(xiàn)的。隨著旋壓技術(shù)的迅速發(fā)展，滾珠旋壓工藝作為一種連續(xù)局部逐點塑性變形工藝，具有較低的成形載荷和較高的成形穩(wěn)定性，因而成為成形高強度、高精度的帶有縱向內(nèi)筋薄壁筒形件的首選工藝。然而，帶有縱向內(nèi)筋薄壁筒形件的旋壓成形機理是相當(dāng)復(fù)雜的，國內(nèi)外還沒有相關(guān)的文獻對此進行系統(tǒng)深入地論述。本論文以塑性力學(xué)為基礎(chǔ)，將試驗與有限元法和人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等先進模擬技術(shù)相結(jié)合

2、，系統(tǒng)深入地研究了帶有縱向內(nèi)筋薄壁筒形件滾珠旋壓成形的變形機理和規(guī)律。 本論文從塑性力學(xué)出發(fā)，通過將薄壁筒形件滾珠旋壓工藝簡化為平面變形問題，運用主應(yīng)力法求解了滾珠旋壓單位接觸壓力，進而求解了徑向旋壓分力、軸向旋壓分力和切向旋壓分力等三個旋壓分力，并給出了旋壓扭矩、塑性變形功率和變形功的計算方法，特別分析了徑向旋壓分力對內(nèi)筋旋壓成形性的影響，指出徑向旋壓分力是成形內(nèi)筋的決定性因素。根據(jù)塑性屈服準(zhǔn)則、最小阻力定律和局部塑性成形理論

3、，對內(nèi)筋成形機理進行了理論分析，并獲得了幾個重要的內(nèi)筋成形工藝參數(shù)條件，即最小滾珠直徑條件、最小壁厚減薄量條件和最小進給比條件。 本論文論述了剛塑性有限元法的基本原理，對剛塑性有限元法中的剛性區(qū)、摩擦邊界條件、收斂準(zhǔn)則和網(wǎng)格重劃等關(guān)鍵技術(shù)問題給出了合理地處理方法。根據(jù)實驗條件，建立了縱向內(nèi)筋薄壁筒形件滾珠反向旋壓成形的有限元模型，采用剛塑性有限元法，運用有限元軟件DEFORM3D對縱向內(nèi)筋薄壁筒形件的滾珠旋壓成形進行了模擬，最終

4、求解了塑性變形區(qū)應(yīng)力場和應(yīng)變場，模擬了帶有2條筋、4條筋和6條筋旋壓件的滾珠旋壓成形規(guī)律，模擬了滾珠直徑、壁厚減薄量和進給比等工藝參數(shù)對旋壓件成形性的影響規(guī)律，獲得了不同工藝參數(shù)下金屬流動規(guī)律和內(nèi)筋成形情況，模擬了不同旋壓階段內(nèi)筋成形情況，同時也對旋壓件的多道次旋壓成形進行了模擬。 本論文通過大量的工藝試驗，成形出了帶有2條筋、4條筋和6條筋的旋壓件。試驗證明了內(nèi)筋成形條件的正確性，并且通過試驗分析了旋壓材料、滾珠直徑、進給比、

5、咬入角、筒坯壁厚和壁厚減薄量等工藝參數(shù)對帶有縱向內(nèi)筋薄壁筒形件旋壓成形性的影響，對旋壓件表面金屬材料的非穩(wěn)定流動和旋壓件內(nèi)筋的成形質(zhì)量進行了分析。 合格的旋壓件必須具有良好的內(nèi)筋成形性和表面光潔度，由于影響旋壓件成形性的因素和工藝變量較多，因此必須合理選擇和匹配工藝參數(shù)。人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)作為一種非線性動力學(xué)系統(tǒng)，具有顯著的非線性信息處理特性、自適應(yīng)性、高度并行性、學(xué)習(xí)能力和容錯能力，因此人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)能夠更有效地解決縱向內(nèi)筋薄壁筒