曲母线形件复合旋压成形的数值模拟及工艺分析

摘要

本文对不锈钢U型密封圈的成形进行了分析研究。针对U型密封圈的形状特点提出了两种工艺方案，分析了采用旋压工艺方案的可行性，并对其进行了比较，对密封圈的旋压成形过程进行了有限元数值分析，为进行必要的生产实验和实际产品的生产提供了依据。根据实际工件的尺寸及成形情况建立了不锈钢U型密封圈旋压时的数学模型，并对边界、接触、摩擦等条件进行分析，确定了旋轮的运动轨迹。应用ANSYS/LS-DYNA软件对其成形过程进行了三维有限元数值模拟，得出了成形过程中变形区应力、应变的分布规律，分析了旋压成形时的金属流动规律和变形机理，并分析了不同旋轮进给速度、不同壁厚坯料和不同旋轮直径等工艺参数下密封圈的成形情况和应力、应变及旋压力的变化规律。最后，根据模拟结果分析了密封圈在旋压成形过程中出现的缺陷及原因。模拟结果表明，曲母线变壁厚筒形件用旋压的方法成形是可行的，有限元数值模拟能够为旋压生产提供重要的参考依据。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1旋压概述及课题背景

1.2旋压技术发展简史

1.3旋压成形的塑性研究方法

1.4旋压成形数值模拟技术的研究

1.4.1数值模拟方法在旋压加工中的应用

1.4.2旋压工艺数值模拟的研究概述

1.5选题意义及主要研究内容

第2章工艺方案的选择及旋压工艺分析

2.1引言

2.2旋压成形的两种不同工艺方案

2.2.1分步加工旋压工艺方案

2.2.2连续旋压加工成形

2.3不锈钢密封圈旋压工艺参数的分析

2.3.1旋轮形状

2.3.2旋轮进给率

2.3.3旋压道次

2.3.4旋压力

2.4本章小结

第3章数值模拟的理论分析

3.1引言

3.2大变形弹塑性有限元法基础理论

3.2.1物体的构形及描述

3.2.2弹塑性大变形有限元形式方程

3.2.3弹塑性本构方程

3.2.4增量形式的平衡方程与T.L.公式

3.3动态分析有限元法

3.3.1动态分析有限元法的特点

3.3.2动态分析有限元法的一般步骤

3.4显示动态分析概述

3.4.1显示时间积分

3.4.2显示算法对隐式算法的优越性

3.5本章小结

第4章密封圈复合旋压的数值模拟问题的处理

4.1引言

4.2 ANSYS/LS-DYNA的二次开发功能

4.3有限元模型的建立和边界条件的处理

4.3.1模型的建立

4.3.2单元设置

4.3.3材料属性设置

4.3.4网格划分

4.3.5边界条件的处理

4.3.6旋轮轨迹的确定

4.4本章小结

第5章密封圈复合旋压的数值模拟结果分析

5.1密封圈模拟结果

5.2按进给速度变化的模拟结果

5.2.1进给速度对坯料金属径向变形的影响

5.2.2进给速度对应力和应变的影响

5.2.3进给速度对旋压力的影响

5.3按壁厚变化的模拟结果

5.3.1应力应变随壁厚的变化

5.3.2旋压力随壁厚的变化

5.4按旋轮直径变化的模拟结果

5.4.1应力应变随旋轮直径的变化

5.4.2旋压力随旋轮直径的变化

5.5沿母线壁厚变化的模拟结果

5.6缺陷的产生及分析

5.6.1隆起缺陷的产生及分析

5.6.2不贴模缺陷的产生及分析

5.7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

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