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环件冷辗扩过程材料参数与芯辊进给速度的耦合作用研究

李兰云  
【摘要】:环件冷辗扩是一种多因素耦合作用下的先进而复杂的局部塑性成形工艺,其中材料参数与进给速度的耦合作用对环件冷辗扩成形有着重要影响。因此,本文针对环件冷辗扩工艺的特点,以有限元分析软件ABAQUS为平台,利用弹塑性动态显式有限元法,研究分析了硬化指数、屈服强度和弹性模量参数分别在0.065~0.500、100~450MPa、35~120GPa范围内取值,芯辊在1.22~9.75mm/s范围内恒速进给时,对冷辗扩成形的耦合作用。主要结果如下: 成形件的不均匀变形程度、鱼尾形状系数随进给速度变化的规律主要受硬化的影响,而受屈服强度和弹性模量影响较小。对于硬化指数小于0.2的材料,进给速度在1.22~3.66mm/s的范围内由小增大时,成形件不均匀变形程度和鱼尾形状系数大幅度降低;当进给速度在3.66~6mm/s范围内由小增大,不均匀变形程度的改善较小,当进给速度大于6mm/s对不均匀变形程度影响很小;而对鱼尾形状系数而言,进给速度大于3.66mm/s时对其影响就很小。对于硬化指数大于0.2的材料,进给速度对上述指标的影响都很小。 辗扩力随着进给速度、硬化指数、屈服强度的增大而增大,而弹性模量对辗扩力的影响很小;辗扩力随进给量的变化规律受屈服强度和弹性模量的影响很小,主要受硬化指数的影响,对于硬化指数大于0.1的材料,辗扩力随进给量的增加一直上升,而对于硬化指数小于0.1的材料,辗扩力不变。 提出了针对不同材料环件冷辗扩时的芯辊进给速度的选取准则。硬化指数对进给速度的选取起决定性作用,而屈服强度和弹性模量的影响可以忽略。硬化指数小于0.2时,进给速度取值在6mm/s左右,硬化指数大于0.2时,只要满足生产效率,进给速度在1.22~9.75mm/s范围内取值越小越好。 本文的研究结果对环件冷辗扩时不同材料参数选择合理的进给速度提供了依据。


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