圆柱形大锻件深冲孔工艺的模拟研究

摘要

在现代工业发展中，大型空心锻件的使用越来越频繁。例如在核电行业中，空心锻件应用于主管道锻件、核反应堆容器和蒸汽发生器等。随着空心锻件的工作环境的温度不断升高以及压力不断提升，对其综合机械性能提出了更高的要求。因此提出了大型圆柱锻件的深冲孔成形工艺。本文以DEFORM-3D为平台，建立了相关的有限元模型，对大型空心锻件的冲孔成形进行了数值模拟，获得极限冲孔尺寸范围，对实际生产过程具有重要的指导意义。 本文以大型圆柱形锻件作为模拟研究对象，分别研究了圆柱锻件在高径比H/D在1.0~3.0时，直径为400mm~1600mm下的冲孔极限尺寸。在圆柱锻件最小冲孔极限尺寸研究中，发现在高径比一定时，最小冲孔极限尺寸与圆柱锻件直径的关系可拟合成参数方程。在圆柱锻件直径一定时，最小冲孔极限尺村与圆柱锻件高径比的关系也可以拟合成参数方程。利用参数化方程预测圆柱锻件的最小冲孔直径，与模拟实验结果基本一致。在圆柱锻件最大冲孔极限尺寸研究中，探究了圆柱锻件冲孔坯料外形变形量随着冲孔孔径比的变化规律，以及应力场和应变场的分布规律，提出合理的允许外形变形量的判据来确定的对应冲孔极限尺寸。 本文的研究结果可以为大型圆柱锻件冲孔参数的制订提供分析依据，同时将研究结果绘制成表格，利用查表法快速制订工艺参数。

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