身管径向锻造过程解析分析与数值模拟

摘要

径向锻造是一种开放式锻造工艺，擅长加工长轴类零件及具有内部形状的管状零件，如枪管膛线等。径向锻造技术作为身管制造的一种方法，由于残余压缩应力的存在，可以提高身管的强度和疲劳性能。由于身管径向锻造工艺涉及的物理过程较为复杂，工艺参数数目较多，因此应用解析法和数值法对其工艺过程进行分析是非常必要的。
　　 运用解析法建立了径向锻造过程力学方程、应变方程及变形方程，通过具体实例分析了线膛精锻过程中工艺参数对锻打力的影响，利用前人的实验数据验证了解析解的准确性。
　　 应用Abauqus软件建立了二维径向锻造有限元模型，研究了线膛径向锻造过程中的金属流动情况和变形情况，分析了锻件的应变及残余应力分布状况，提出了夹持压强下限的选取原则。
　　 应用Abaqus软件建立了三维径向锻造有限元模型，研究了金属径向、周向、轴向流动情况；对二维、三维两种模型之间的锻打力换算方法以及主轴转速对锻打力的影响进行探讨。
　　 结合解析法和有限单元法，对工件和弹性杆构成的旋转振动系统进行数学建模，分析了锻造过程中工件的旋转运动状态，讨论了弹性杆扭转刚度的选取原则，为实际加工过程弹性杆的选取和设计提供理论依据。
　　 建立了膛线成型的有限元模型，研究了金属嵌入膛线沟槽过程的金属流动情况，讨论了心轴结构及锻造比对膛线成型的影响，为实际加工过程工艺参数的选取提供依据。
　　 结合Fatigue软件对锤头、心轴的使用寿命及疲劳特性进行分析，研究了模具的应力状态。