振動擺動輾壓成形表面效應機理研究及計算機模擬.pdf

1、振動擺動輾壓是少(無)切削加工技術中的一個新興領域,它是在普通擺動輾壓的基礎上,通過附加一定頻率和振幅的振動實現塑性加工。將機械振動引入金屬的塑性加工,不但會降低材料變形所需的外力,還會大幅度提高產品表面質量,產生這種效果的原因有兩個方面,其中之一是振動對模具與被加工工件之間的外摩擦影響的表面效應。
　　本文是在振動拉拔在簡諧波振動信號下金屬表面效應分析的基礎上,首次利用MATLAB對振動擺動輾壓三維模型進行表面效應分析:通過模擬

2、振動擺動輾壓過程中的接觸邊界對三維接觸問題進行描述;利用彈性力學中的廣義胡克定律及塑性力學中的增量理論分別推導了粘彈性空間矩陣及粘塑性空間矩陣,并以此建立振動擺動輾壓成形中的表面效應分析模型;通過提出合理的假設,對在不同振型參數下的振動擺動輾壓模型進行有限元模擬分析及表面效應分析。
　　論文的主要研究成果:
　　(1)以振動拉拔在簡諧波振動信號下金屬的表面效應分析為基礎,利用非局部摩擦理論,建立了金屬材料在脈沖振動拉拔過程中

3、的動態(tài)摩擦力模型,在相同頻率或相同振幅條件下,脈沖振動作用下的拉拔摩擦力要小于簡諧振動拉拔的摩擦力,且摩擦力的變化幅度小,脈沖振動的表面效應要優(yōu)于其它振動波形產生的表面效應;當頻率和振幅達到一定值時,脈沖振動拉拔的摩擦力要高于零線,說明此時摩擦力是有利于變形加工的。
　　(2)通過對振動擺動輾壓輪廓接觸邊界的計算,所得到的模擬接觸邊界的形狀與擺頭和坯料在成形過程中的實際接觸邊界的形狀基本相符。并以此為依據,對振動擺動輾壓模型有限元

4、離散化提出假設。
　　(3)低頻振動擺輾與高頻振動擺輾時,在工件的中心區(qū)域,選取適當的頻率與振幅均可避免中心拉薄情況的發(fā)生。
　　(4)低頻振動擺輾與高頻振動擺輾時的表面效應的形成是有條件的:不論是低頻振動擺動輾壓成形還是高頻振動擺動輾壓成形,都需要按照一定的條件對振幅和頻率進行匹配,才能產生表面效應。
　　(5)低頻振動擺輾時,振幅相同的情況下,頻率越高,節(jié)點的摩擦力變化曲線表現越平穩(wěn);頻率相同的情況下,振幅越高,節(jié)