倾斜类管件缩径旋压的数值模拟与工艺研究

摘要

旋压广泛应用于金属成形领域。旋压成形具有应用范围广、成形精度高、成本低以及材料利用高等特点。在传统意义上，旋压只能生产轴对称产品，但是近年来，旋压技术的创新，突破了传统旋压技术的范畴，一些倾斜类非轴对称零件也可以采用旋压技术生产。 本文对有限元理论和倾斜旋压工艺进行深入分析的基础上，运用有限元软件MARC，采用往程旋压方式，对倾斜类道道次旋压的变形状态进行了数值模拟。结果较好的反映出在旋压变形时变形区金属的流动状态、应力应变的分布。结果表明，倾斜使得旋压件的变形网格、应力场、应变场、壁厚变化都呈非轴对称分布；旋压件的三向主应力、应变在圆周向上大致呈正弦或余弦分布。同时对旋压倾斜角、进给比、旋轮圆角半径、旋轮直径等工艺参数的变化所引起的旋压金属流动状况包括壁厚减薄率、等效应力应变以及旋压力的变化影响进行了分析。经过对所做参数分析讨论，找出了相关工艺参数的影响规律，给出了一组合理的工艺参数，并利用该组参数模拟的结果进行了多道次旋压模拟，分析得出了多道次旋压成形时的应力应变状态、产品壁厚以及成形精度随旋压道次的变化规律。 在有限元数值模拟的基础上，利用HGPX-WSM数控机床进行了工艺试验。试验包括：通过变形网格法试验验证了数值模拟的可靠性；对成形管件的壁厚进行了研究，试验结果与模拟分析规律相同；对旋压力进行了电测试验，得出旋压力在轴向以及周向上的变化规律，重点研究了倾斜角、名义压下量、进给比、旋轮圆角半径以及旋轮直径对旋压力的影响规律；最后对倾斜件旋压时的常见成形缺陷及预防措施进行了深入分析，为产品质量保证提供了直接的试验数据。 综上所述，通过数值模拟与工艺试验的结合，探索出了倾斜件旋压成形理论，达到了理论指导实践、预防产品缺陷的目的。本文研究具有较高的理论意义和实际应用价值。

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第一章 绪论

第二章 大变形弹塑性有限元基本理论

第三章 倾斜类管件缩径旋压有限元关键技术

第四章 倾斜类管件缩径旋压成形理论分析

第五章 倾斜类管件缩径旋压试验研究

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表论文

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