前平后球状桥壳管件充液压制成形的研究

摘要

胀压成形工艺是一种新的桥壳制造方法，首先将初始管坯两端缩径和中部胀形得到一定形状的预成形管坯，再经充液压制成形为带有附加前盖的桥壳管件。胀压成形桥壳具有无焊缝、质量轻、强度刚度好等优点，目前工艺中附加前盖为球冠状，材料利用率不够高，工序较多，制造成本较高，本文设计了前平后球状桥壳管件，并对充液压制成形进行了研究，以期提高材料利用率，减少工序，降低制造成本。
　　对于前平后球状桥壳，分析了预成形管坯充液压制的典型横截面、纵截面的变形过程，揭示了金属的流动规律，指出了压制过程中可能存在前平面凹陷和后盖开裂的问题及其影响因素。
　　针对某载重5t的胀压桥壳，设计了预成形管坯的形状，给出了桥包部分后盖半径R1与制件桥包后盖半径R0的关系，即R1=K1R0，给出了前盖半径R2与后盖半径R1的关系，即R2=K2R1，其中K1和K2分别定义为后盖系数和前盖系数。
　　设计了不同K1和K2的预成形管坯，进行液压胀形数值模拟，基于成形时管坯是否开裂和是否褶皱，初步确定了后盖系数和前盖系数的取值范围。再对此范围内的预成形管坯进行充液压制模拟，根据成形时后盖是否开裂和前平面是否凹陷，进一步确定了后盖系数和前盖系数的合适取值范围。
　　基于一个最优的预成形管坯形状，先制定出某载重5t前平后球状桥壳的胀压成形工艺流程，并对初始管坯进行缩径、液压胀形和充液压制的数值模拟，得出桥壳壁厚分布规律。通过建立以桥壳成形性、工序数、生产成本和性能为评价指标的评价模型，采用评分法对前后球状胀压成形桥壳和前平后球状胀压成形桥壳的两种工艺方案进行了初步评价。

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第1章 绪 论

1.1课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

第2章 前平后球状桥壳管件的充液压制变形分析

2.1 前后球状胀压成形桥壳工艺简介

2.2 前平后球冠胀压成形桥壳工艺方案的提出

2.3 前平后球状桥壳的充液压制变形分析

2.4 载重5t桥壳预成形管坯的初步设计

2.5 本章小结

第3章 预成形管坯的液压胀形模拟

3.1 后盖系数K1取值范围的确定

3.2 前盖系数K2取值范围的确定

3.3 本章小结

第4章 充液压制过程数值模拟

4.1 充液压制模型建立

4.2 充液压制变形过程分析

4.3 充液压制后盖开裂的数值模拟

4.4充液压制前平面凹陷数值模拟

4.5 优化的预成形管坯

4.6 本章小结

第5章 5t前平后球状桥壳工艺及模拟

5.1 某5t前平后球状桥壳的工艺流程

5.2 预成形管坯制件的数值模拟

5.3 预成形管坯充液压制的模拟

5.4 两种工艺方案的评价

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢