曲母线件多道次普旋成形关键参数对成形质量影响分析及其优化

摘要

曲母线形回转体零件包括类似封头形、半球形、钟形喷管等空心回转体及其几类组合形等零件，其种类繁多，是航天航空、家电以及乐器等行业普遍采用的一种零件。而旋压成形作为一种回转体零件无缝先进制造工艺，以其优异的工艺特点，目前已成为曲母线形回转体零件精密加工中优先考虑的一种成形工艺。本文建立了曲母线件旋压过程的三维有限元模型，探讨了曲母线件旋压成形质量指标，并分析了关键参数与成形质量之间的关系;基于稳健性设计优化了关键工艺参数，通过变形量分配设计优化了轨迹参数。
　　有关各章内容分述如下:
　　第一章，概述了旋压技术的发展，介绍了曲母线零件多道次旋压主要问题，阐述了本课题的研究背景和意义，综述了旋压成形技术、曲母线件多道次旋压的研究现状，分析了有限元在旋压方面的应用，并给出了论文的主要研究内容及总体结构框架。
　　第二章，探讨了曲母线件多道次普旋的变形理论并应用相关理论进行模型构建。分析了曲母线件多道次普旋应力应变状态及变形理论;应用动态显式分析方法及动态仿真平台，构建了符合生产实际的曲母线件多道次普旋有限元模型，并进行有效性验证。
　　第三章，探讨了曲母线件多道次普旋质量指标及关键参数影响。应用符合实际的有限元仿真模型，动态仿真曲母线件多道次普旋过程，分析了等效应力应变、壁厚精度、贴模度等质量指标的。通过单因素法，研究了关键工艺参数对于曲母线件多道次普旋的壁厚及贴模度的影响;基于基于变形量分配，分析了不同轨迹参数对于旋压成形质量的影响，为后续研究提供基础。
　　第四章，探讨了基于稳健性设计方法研究的多因素下曲母线多道次普旋的关键参数优化。通过稳健性设计要求，应用上述章节研究的关键参数，设计正交试验方案，应用极差分析法及综合评定方法合理优选面向获得优良壁厚精度和贴模度综合性能的旋压参数方案。
　　第五章，研究了基于变形量分配的曲母线件多道次普旋轨迹参数优化。通过对道次变化量的研究，分析了基于变形量分配的轨迹参数对于壁厚精度、贴模度以及等效应力应变的影响。通过对于曲母线件模型理论分析，构建了三种不同方案。通过对三种方案的系统研究，分析了面向获得优良壁厚精度和贴模度综合性能优选轨迹参数，以实现轨迹参数的优化。
　　第六章，总结了本课题的研究成果及创新点，并展望了今后的研究方向。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 旋压技术研究现状

1．2．2 曲母线件多道次普旋研究现状

1．3 论文的主要内容及结构框架

1．3．1 论文研究的主要内容

1．3．2 论文结构框架

1．4 本章小结

第2章 曲母线件多道次普旋变形分析及模型构建

2．1 引言

2．2 曲母线件多道次普旋变形分析

2．2．1 曲母线件多道次旋压应力状态分析

2．2．2 曲母线件多道次旋压应变状态分析

2．3 曲母线件多道次普旋有限元模型构建及有效性验证

2．3．1 动态显式分析方法

2．3．2 曲母线件多道次普旋有限元模型构建

2．3．3 有限元模型有效性验证

2．4 本章小结

第3章 曲母线件多道次普旋精确成形关键参数影响分析

3．1 引言

3．2 曲母线件多道次普旋精确成形质量指标

3．2．1 曲母线件多道次普旋等效应力、应变

3．2．2 曲母线件多道次普旋壁厚精度

3．2．3 曲母线件多道次普旋贴模度(形状精度)

3．3 曲母线件多道次普旋关键参数—成形质量影响分析

3．3．1 曲母线件多道次普旋关键工艺参数—成形质量影响

3．3．2 曲母线件多道次普旋轨迹参数—成形质量影响

3．4 本章小结

第4章 曲母线件多道次普旋关键工艺参数稳健性优化设计

4．1 引言

4．2 稳健性设计基本原理及在旋压参数设计应用

4．2．1 参数稳健性设计基本原理

4．2．2 旋压成形技术的参数稳健性设计

4．3 曲母线件多道次普旋关键工艺参数稳健性优化

4．3．1 关键工艺参数选择及稳健性设计方案

4．3．2 关键工艺参数优化分析

4．3．3 模拟仿真结果验证

4．4 本章小结

第5章 基于变形量分配的曲母线件多道次普旋轨迹参数优化

5．1 引言

5．2 基于变形量分配的轨迹参数—成形质量关系分析

5．2．1 基于变形量分配的轨迹参数试验方案设计

5．2．2 定道次变形量分配方式对旋压成形质量的影响

5．2．3 同变形量分配方式下道次数对于旋压成形质量的影响

5．3 曲母线工件多道次旋压轨迹参数效率分析及方案优选

5．3．1 不同轨迹参数下的旋压方案效率分析

5．3．2 不同轨迹参数优化效果分析及方案优选

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

附录 攻读硕士学位期间参加的科研项目