圆环镦粗分流面变化规律的研究

摘要

在塑性体积成形中，金属流动规律的研究是当今最受人关注的问题之一。金属的流动决定了体积分配和成形后的工件形状，在成形过程中如何准确的控制金属流动，这对塑性体积成形工艺的成功与否起到关键性的作用。然而分流面是金属成形过程中体积分配的重要依据，实际工艺中经常需要对分流面进行控制以达到成形合格零件的要求。圆环是研究分流面理想的研究对象，计算机模拟技术的不断发展对研究分流面提供了很大的帮助——目前的研究只是对分流这一现象进行了说明，但对分流面的变化规律和内在特征并没有深入的分析和总结。
　　本文拟通过数值模拟与理论计算相结合，对圆环镦粗成形过程中分流面的变化规律和内在力学特征予以研究，并指导环形件成形。
　　通过对圆环镦粗变形规律进行探究，分析圆环与模具间的摩擦因子m、圆环变形程度(压下量ε)、圆环初始尺寸(形状因子λ)及圆环内外侧压力p四个因素对圆环镦粗变形分流面形状和位置的影响，由此得出分流面两边的体积分布规律，间接的反映了金属的流动规律和模式。通过进一步分析不同尺寸的初始圆环，得出了三种模式下的分流面(实体外、与内径重合、在实体内)和与之对应的摩擦因子和压下量的范围以及相应的临界值，并推导出两者的对应关系。
　　通过理论方法和数值模拟结合证明了分流面与罗德参数值为0的面重合，由此可建立应力应变特征量及变形类型与分流面的关系。并以圆环镦粗为研究对象进一步揭示了分流面及两侧区域的应力应变分布特征，与此同时分析了侧压力对圆环镦粗变形应力应变及分流面的影响，由此可以深入了解圆环镦粗变形分流面变化和金属流动规律。
　　最后，以某一类典型环形件进行说明，结合圆环镦粗变形金属流动规律，详细的说明了环形件成形过程中不同摩擦条件和初始圆环尺寸对金属流动模式的影响。通过分析从中得出了合理的金属流动路径，并以变形功和最大变形载荷值为优化目标，得出最合理的摩擦条件和初始圆环坯料尺寸，由此总结出相应环形件成形的一些规律。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 相关背景

1.3 体积成形过程中获取分流面的方法

1.4 本文研究目的及意义

1.5 本文研究的主要内容

第2章 基于理论方法及数值模拟分析

2.1 理论分析过程

2.2 数值模拟过程

2.3 本章小结

第3章 圆环镦粗分流面变化及金属流动规律

3.1 引言

3.2摩擦因子对分流面变化的影响

3.3压下量对分流面变化的影响

3.4形状因子对分流面变化的影响

3.5侧压力对分流面变化的影响

3.6临界摩擦因子m

3.7 本章小结

第4章 分流面及两侧区域的力学分析

4.1 分流面与应力应变场特征量的关系

4.2 圆环镦粗变形力学分析

4.3 施加侧压力下的力学分析

4.4 本章小结

第5章 环形件数值模拟分析

5.1 环形件与圆环镦粗变形对比

5.2 合理金属流动路径的确定

5.3 摩擦因子和初始坯料尺寸的选定

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 研究总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文