多道次普通旋壓成形工藝試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究.pdf

1、金屬旋壓技術(shù)是一種能夠制作各種對(duì)稱無(wú)縫的回轉(zhuǎn)體零件的成形技術(shù)，該技術(shù)綜合了鍛造、擠壓、彎曲、拉深和滾壓等工藝的特點(diǎn)，具有局部連續(xù)塑性變形的特征。由于材料成本低、加工效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好以及模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)防、航空和民用等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
　　本文以曲母線回轉(zhuǎn)體零件為研究對(duì)象，選用1070純鋁材料，采用多道次旋壓工藝成形，根據(jù)零件的特點(diǎn)，對(duì)芯模、尾頂和旋輪等成形工具進(jìn)行設(shè)計(jì)，制定零件成形方案，利用物理試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合

2、的方法，分別對(duì)曲母線型零件多道次旋壓成形工藝進(jìn)行了深入的研究。
　　在物理試驗(yàn)研究中，用網(wǎng)格坐標(biāo)法對(duì)多道次曲母線旋壓件變形過程進(jìn)行分析，結(jié)果表明在整個(gè)成形過程中，坯料產(chǎn)生彎曲塑性變形，僅在整形道次中零件尾部存在扭轉(zhuǎn)變形，零件保持了很好的對(duì)稱性；另外，研究了旋輪硬度對(duì)工件表面質(zhì)量的影響：當(dāng)旋輪材料為模具鋼時(shí)，工件表面出現(xiàn)較深的波紋，而采用相對(duì)較軟的橡膠層旋輪時(shí)，工件表面光滑；同時(shí)比較了旋壓前后的工件硬度變化情況：旋壓后的材料外表面硬

3、度相對(duì)于原材料增加了67.15％，內(nèi)表面硬度相對(duì)于原坯料增加了50.84%；此外，分析了旋輪進(jìn)給率和整形道次間隙對(duì)成形工件硬度的影響，進(jìn)給率f=.6428 r mm/相對(duì)于f.1=714 r mm/時(shí)，工件外表面硬度增加5.02%，內(nèi)表面硬度增加2.01%，表明進(jìn)給率對(duì)工件硬度影響較小，隨著間隙值的增大，材料硬度隨著增加，C5.0=相對(duì)于mm C2.1=時(shí)，外表面硬度增加50.4%，內(nèi)表面mm增加58.24%；在此基礎(chǔ)上，對(duì)整形道次間隙

4、大小對(duì)產(chǎn)生缺陷情況和對(duì)徑向應(yīng)變及厚度進(jìn)行分析，C5.0=時(shí)，工件產(chǎn)生破裂，mm C2.1=時(shí)，工件出現(xiàn)起皺，且mm隨著間隙值的減小，零件的徑向應(yīng)變隨著增大，徑向厚度隨著減小，選擇合理的間隙值可以有效的改善破裂和起皺等缺陷的產(chǎn)生。
　　基于ABAQUS商用有限元軟件，采用與實(shí)驗(yàn)條件相一致的工藝參數(shù)設(shè)置，建立各種試驗(yàn)方案下的多道次曲母線旋壓成形有限元模型，進(jìn)行數(shù)值求解，并與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比來(lái)驗(yàn)證模型的可靠性，從驗(yàn)證結(jié)果上看，徑向厚度最大誤

5、差為11.3%，徑向應(yīng)變最大誤差為15.8%，說(shuō)明了數(shù)值分析模型建立的可行性。
　　最后，進(jìn)一步模擬研究了旋壓成形過程中金屬變形規(guī)律和主要工藝參數(shù)對(duì)成形的影響，板料平板部分為主要變形區(qū)，應(yīng)力、應(yīng)變較大，厚度的極大值分布在每一道次板料邊緣處；工藝參數(shù)中進(jìn)給率和旋輪安裝角對(duì)成形影響較大，隨著進(jìn)給率增大，等效應(yīng)變隨著增大，工件容易起皺，旋輪安裝角不宜過大或過小，bo45=時(shí)，板料厚度較均勻，對(duì)等效應(yīng)力也有優(yōu)化作用，主軸轉(zhuǎn)速和摩擦系數(shù)對(duì)成