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筒形件强力旋压过程的有限元数值模拟

李超玲  
【摘要】: 现代旋压技术是广泛应用于航空、航天、军工等金属精密加工技术领域的一种先进塑性成形工艺,强力旋压作为旋压技术的一个重要组成部分,它在制造精度高、长径比大的薄壁筒形零件加工中,显出了独特的优越性,已成为成形小批量、多品种回转型薄壁壳体零件的重要加工方法。长期以来对强力旋压过程的研究还是建立在试验的基础上,对强力旋压的过程控制还依赖于经验值,对于强力旋压过程中缺陷产生的原因也不能很好地解释。为了系统地研究强力旋压的成形规律,本文采用计算机数值模拟的方法对其进行了研究,主要研究成果和新见解如下: 针对强力旋压的过程和电接触原理相似这一特点,提出了一种新的强力旋压加热方式和其实现原理,并建立了相关的理论分析模型。此加热方法相对于其它方法,具有加热迅速和集中等特点,能节约能源和减少环境的污染。 通过对强力旋压过程的分析,有效地处理了旋轮加载和边界约束等条件,分别采用solid单元和shell单元对坯料和芯模、旋轮进行了模型的离散化,建立了符合实际的三维有限元模型。 用弹塑性有限元法对强力旋压过程进行了模拟,获得了强力旋压稳定状态下应力应变的分布规律,解释了强力旋压的变形机理和隆起、扩径、缩径、母线偏转等缺陷产生的原因。 对不同工艺参数下的强力旋压过程进行了模拟,获得了成形角、减薄率、进给比等工艺参数对等效应力和旋压力的影响规律,为旋压工艺参数的选择和优化提供了依据。 对带加强筋的筒形件强力旋压过程进行了模拟,得到其应力应力的分布规律,通过和不带加强筋的筒形件强力旋压过程的比较,结果表明其应力应变分布规律相似,变形机理相同。


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