锥—筒形件多道次拉深旋压有限元模拟及试验研究

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金属旋压是一种金属塑性成形的加工工艺。该技术主要用于薄壁空心回转体类零件的生产加工,因其具有生产效率高、产品质量好、设备简单以及材料利用率高等优点,被广泛应用于航空、民用和国防等领域。  本文以锥-筒形件为主要研究对象,采用有限元模拟和物理试验相结合的方法,对影响锥-筒形件多道次拉深旋压成形的工艺进行了深入的研究。主要研究内容及结论如下:  ①对锥-筒形件多道次拉深旋压成形工艺进行了分析,设计了包含直线型和渐开线型两种旋轮运动形式的锥-筒形件多道次拉深成形工艺,并对影响拉深旋压成形过程的工艺参数进了选取。  ②以ABAQUS有限元软件为平台,建立了锥-筒形件多道次拉深旋压三维有限元模型,并详细阐述了建模流程及各模块中参数的设置情况。  ③研究了锥-筒形件多道次拉深旋压的第一道次的应力、应变及壁厚分布规律。结果表明:随着成形的进行,等效应力极大值和等效应变极大呈不断增大的趋势,壁厚极小值呈减小趋势;等效应力极大值、等效应变极大值和壁厚极小值均分布在旋轮工作圆角与坯料的接触的环形区域,且该区域随着旋轮的进给和成形的进行呈增大的趋势。  ④研究了旋轮圆角半径、旋轮进给率、主轴转速和摩擦系数对第一道次、第二道次以及整形道次中的等效应力极大值、等效应变极大值、壁厚极值和壁厚差的影响规律。结果表明:1)在各道次中,等效应变极大值、等效应力极大值和壁厚极大值均呈现增大趋势,壁厚极小值呈减小趋势。2)随着圆角半径和摩擦系数的增大、旋轮进给率和主轴转速的减小,应力应变极大值呈现增加趋势;但壁厚差、壁厚极值则呈现不同的变化趋势。  ⑤通过对两组不同工艺参数下生产的零件进行对比后得到如下结论:1)多道次拉深旋压过程中容易出现开裂、边缘起皱等现象,提高主轴转速和提增大旋轮进给率能有效的避免工件的开裂。2)旋轮材料与坯料材料的硬度差越大,工件的表面质量就越差,相反,表面质量越好。
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