薄壁筒体构件反旋减薄旋压载荷与鼓形规律研究

摘要

薄壁件减薄旋压作为一种金属塑性成形加工手段，可应用于核电、火箭、导弹等关键薄壁零件的精密整体成形。在工艺研究涉及到相应装备制造时，需要了解旋压载荷及其变化规律、薄壁鼓形高度及其变化规律，从而在装备上实现检测与控制。本文重点研究薄壁件旋压载荷及鼓形高度变化规律，为装备设计提供理论依据。
　　本文通过理论分析计算、有限元数值模拟和工业实验相结合的方法，研究薄壁筒形件加工成形过程中工艺参数对于旋压载荷以及鼓形高度的影响、旋压载荷与鼓形高度的关系及鼓形的形成机理。通过能量法建立了旋压三向载荷的计算模型，该模型能够直观反映出减薄率、工件壁厚、旋轮工作角及进给量对三向旋压力的影响规律，计算结果精确可靠，可以应用于工程实践。应用MSC.Marc有限元分析软件建立起三维的筒形件反旋模型，通过仿真计算，分析了旋压过程中减薄率、壁厚、旋轮工作角、圆角半径以及进给率对于旋压载荷和鼓形高度的影响规律，并且得到了针对薄壁件的工艺参数选择范围。通过对变形区特征参数的分析，获得了鼓形的成形机理及旋压载荷特别是轴向旋压力与鼓形高度的关系。通过工业实验，验证了理论分析中旋压载荷与鼓形高度的相关规律及能量法的载荷计算公式的正确性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 旋压加工基础

1．2．1 旋压工艺特点

1．2．2 旋压加工分类

1．2．3 减薄旋压三个区域

1．3 减薄旋压研究现状

1．4 本文的研究内容

2 薄壁筒形件减薄旋压成形有限元模型的建立

2．1 引言

2．2 MSC．MARC简介

2．3 弹塑性有限元基础

2．3．1 物体的构型及描述

2．3．2 虚功方程和虚功率方程

2．3．3 弹塑性本构方程

2．4 薄壁简形件三维反旋有限元模型的建立

2．4．1 几何模型的建立及网格划分

2．4．2 材料特性定义

2．4．3 接触条件定义

2．4．4 边界条件定义

2．5 本章总结

3 变形能解析计算旋压载荷及多参数对旋压载荷影响规律的仿真研究

3．1 引言

3．2 旋压载荷变形能分析计算模型

3．3 旋压载荷随时间变化规律

3．4 减薄率对旋压载荷的影响

3．5 壁厚对旋压载荷的影响

3．6 旋轮参数对旋压载荷的影响

3．6．1 旋轮圆角半径对旋压载荷的影响

3．6．2 旋轮成形角对旋压载荷的影响

3．7 旋轮进给量对旋压载荷的影响

3．8 本章总结

4 多参数对旋压鼓形影响规律的仿真分析和机理研究

4．1 引言

4．2 鼓形形成机理研究

4．3 鼓形随时间变化规律

4．4 减薄率对鼓形的影响

4．5 壁厚对鼓形的影响

4．6 旋轮参数对鼓形的影响

4．6．1 旋轮圆角半径对鼓形的影响

4．6．2 旋轮成形角对鼓形的影响

4．7 旋轮进给量对鼓形的影响

4．8 鼓形与旋压载荷的关系

4．9 本章总结

5 薄壁筒形件旋压实验

5．1 实验目的

5．2 实验准备

5．2．1 实验条件

5．2．2 实验方法及参数设定

5．3 旋压实验载荷与鼓形结果分析

5．4 本章总结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢