单工步盘形件旋压对称增厚工艺的研究

摘要

制造业技术直接反映一个国家的生产力水平，作为制造业标杆的汽车工业，其轻量化生产技术，能有效提高燃料利用率和减少有害气体排放，而薄辐板厚轮缘类零件，其由焊接及机加工相结合的传统制造方法，越来越不适用于轻量化生产需求。因此，结合板冲锻及旋压技术，以大直径均匀厚度的圆板为毛坯，通过旋轮挤压板坯边缘使轮缘增厚的旋压增厚新技术是此类零件生产的重要发展方向。本文在非对称单侧增厚的旋压增厚技术基础上，提出了双侧对称增厚的旋压成形工艺，拓展了旋压增厚的应用领域。
　　本文通过有限元模拟的方法研究了旋压对称增厚过程的坯料变形特点、成形规律和参数间的影响关系。使用最小二乘法进行曲线拟合，得出极限成形时各参数取值的经验计算公式。通过工艺实验验证了有限元分析结果的可靠性及准确性。
　　研究结果表明，成形过程可分为三个阶段，第一阶段坯料均匀增厚，第二阶段坯料出现上下摆动，并能在旋轮型槽的约束下回弹恢复，第三阶段坯料平稳增厚直到充满型槽。成形第一第三阶段坯料等效应力应变呈对称分布，成形第二阶段拱形上部应力应变相对下部较大。成形过程中，旋轮施加的径向载荷最大，切向载荷其次，轴向载荷最小。旋压对称增厚成形主要有挤出失效及折叠失效两种失效形式，均发生在成形过程第二阶段，可通过减小长厚比γ或减小α、h值来避免。
　　本文采用对分优选法，通过有限元模拟获得不同α、h值下，极限成形时各参数的取值。当长厚比γ≤4.8时，最大弯曲程度δmax≤1，坯料始终以均匀增厚的方式成形，与α、h值无关。随着α、h值的增加，旋轮型槽的充型能力变差。极限增厚比ηmax随α值增加而增加，且h值越大增长幅度越缓。同时γ、h值越大，ηmax也呈减小趋势。
　　对于较规则的lmax与α的关系曲线，使用最小二乘法拟合曲线，并引入无量纲量ε以合并不同h值下的函数拟合公式，结合几何关系得到极限成形时各参数的计算公式，并给出了多种实际运用方法。

目录

声明

1 绪 论

1.1 课题研究的目的和意义

1.2 板冲锻成形工艺国内外研究现状及发展概况

1.3 旋压成形工艺国内外研究现状及发展概况

1.4 本文主要研究内容

2 成形过程的有限元分析

2.1 前言

2.2 有限元模拟软件Simufact.forming简介

2.3成形过程有限元模型的建立

2.4 成形过程有限元分析及讨论

2.5 本章小结

3参数间影响关系的研究

3.1 前言

3.2 实验研究方案设计

3.3工艺参数对旋压成形的影响

3.4工艺参数对极限增厚比ηmax的影响

3.5 本章小结

4参数间关系曲线的数学拟合

4.1 前言

4.2 最小二乘法简介

4.3参数间关系曲线的数学拟合

4.4 拟合公式的应用方法

4.5本章小结

5 旋压对称增厚成形实验

5.1 前言

5.2 实验设备与模具设计

5.2 实验过程

5.3 实验结果及分析

6 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表论文