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《机械科学研究总院》 2013年
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中厚板凸柱成形数值模拟与工艺试验研究

王伟  
【摘要】:随着制造技术的日益进步,产品对零部件的整体力学性能和尺寸精度要求越来越高,金属塑性成形领域逐步朝向高精度、近净成形技术方向发展。板料体积复合成形技术是以板料成形和体积成形为基础的一种板料近净成形技术,可以用于中厚板带凸柱类功能性零件的复合成形。 本文将有限元方法和正交试验法相结合,对中厚板凸柱成形进行分析研究。首先建立中厚板凸柱成形的有限元模型,列举出成形力影响因素,然后通过有限元软件AFDEX得到成形过程中的应力应变场、速度场及载荷-行程曲线,分析中厚板凸柱成形的特点;最后对正交试验的数据结果进行处理,得到:(1)影响中厚板凸柱成形过程中成形力的主要因素是凸柱直径Φd和摩擦系数μ,凸柱直径Φd和摩擦系数μ对中厚板凸柱成形的成形力有显著的影响,随着凸柱直径的增大、摩擦系数的减小,成形力减小;板料厚度H、变形速度v、凸模圆角半径R对成形力的影响相对较小。(2)影响中厚板凸柱成形过程中凸柱成形高度的主要因素是凸模圆角半径R,凸模圆角半径R对中厚板凸柱成形的凸柱成形高度有显著的影响,随着凸模圆角半径R的增大,凸柱成形高度增大;摩擦系数μ、凸柱直径Φd对凸柱成形高度有较显著影响;板料厚度H、变形速度v对凸柱成形高度影响相对较小。采用主应力法求得中厚板凸柱成形力计算公式,由成形力计算公式分析影响成形力的相关参数。 对中厚板凸柱成形过程中出现的凸柱底部吸孔及凸柱顶部塌陷缺陷进行分析,得出影响凸柱底部吸孔出现的主要因素是板料厚度H和凸柱直径Φd,并且板料厚度H与可成形的最大凸柱直径成线性关系,当板料厚度小于2.6倍的凸柱直径时,凸柱底部将产生吸孔缺陷。采用施加背压力的方法防止凸柱底部吸孔缺陷的出现,并且可以改善凸柱顶部塌陷。 设计中厚板凸柱成形试验模具,在THP61-1200A压力机上进行工艺试验,试验结果验证了上述数值模拟分析理论的正确性,对板料体积复合成形工艺的应用提供一定的指导意义。
【学位授予单位】:机械科学研究总院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TG306

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【参考文献】
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