筒形件強力旋壓動力學仿真研究.pdf

1、筒形件強力旋壓是一種綜合了鍛造、擠壓、拉伸等工藝特點的先進加工工藝，已被廣泛應用于國防軍工和航空航天領域。隨著旋壓技術的發(fā)展和材料工業(yè)的進步，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用于簡形件強力旋壓中，因為每種材料的性能、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，根據(jù)產(chǎn)品的設計要求來設定的。首先要設定若干組旋壓工藝方案，并根據(jù)方案中的參數(shù)進行

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

3、。從而有效的指導旋壓工藝參數(shù)的設定，提高旋壓制品的生產(chǎn)效率和成型質(zhì)量。
　　盡管動力學仿真模擬具有很多優(yōu)點，但在旋壓前仍然需要設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，因此旋壓力的準確求取成為能否合理設置旋壓方案的關鍵。目前通常使用Thamasett算法對旋壓力進行計算，但該算法與實測值偏差較大，本文在結合旋壓工藝實驗的基礎上，針對Thamasett算法忽略旋輪前金屬堆積而導致

4、計算偏差的不足，根據(jù)其計算值和實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。在應力方面，本文在運用胡克定律、圣維南原理等理論的同時，結合金屬彈塑性成型理論，將筒形件的應力拆分成軸向、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，從而建立了應力的數(shù)學模型。新的旋壓力、應力數(shù)學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確的依據(jù)。
　　

5、本文以金屬塑性成型有限元法為基礎，以旋壓力、應力新算法為依托，根據(jù)成型過程中材料的變形特點，選擇ANSYS/LS-DYNA軟件作為筒形件強力旋壓動力學仿真模型的分析平臺，在進行相應假設的同時，分別對筒形件強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、收斂準則的選擇、迭代求解等關鍵問題進行了研究。并最終建立了筒形件強力旋壓的動力學仿真模型。
　　本文通過該動力學仿真模型研究了筒形件在強力旋壓過程中的變形情況，

6、以及旋壓力、應力、應變的變化情況，并以相同參數(shù)在旋壓機上進行了旋壓工藝實驗。通過電測法獲得了旋壓成型過程中旋壓力的變化規(guī)律，從工藝實驗的角度驗證了動力學仿真模型結果的可靠性。并針對不同方案旋制的旋壓制品的缺陷進行了缺陷分析。并分析了主軸轉(zhuǎn)速、旋輪進給量對旋壓力的影響，進給量對應力、應變的影響，進給率對橢圓度、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確的了解各旋壓工藝參數(shù)的特性，并以此為