模環(huán)旋壓成形過程的數(shù)值模擬與工藝優(yōu)化.pdf

1、筒形件強(qiáng)力旋壓塑性成形方法被廣泛地應(yīng)用于衛(wèi)星、導(dǎo)彈、航空、軍械等工業(yè)部門。筒形件是應(yīng)用于航空、航天、兵器等領(lǐng)域的一類重要零件。筒形件強(qiáng)力旋壓生產(chǎn)中工藝參數(shù)的確定主要依靠工藝試驗(yàn)和技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，有可能影響產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)周期，導(dǎo)致成本增加，所以迫切需要了解和掌握筒形件強(qiáng)力模環(huán)旋壓成形機(jī)理及規(guī)律，這是研究和發(fā)展該技術(shù)迫切需要解決的關(guān)鍵性問題。 本文基于彈塑性有限元平臺(tái)MSC.Marc，筒形件模環(huán)旋壓為研究對(duì)象，采用數(shù)值模擬和理論分

2、析相結(jié)合的方法，研究建立了該過程的三維有限元分析模型，并分析了模環(huán)旋壓成形機(jī)理及工藝參數(shù)對(duì)其成形過程的影響規(guī)律。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下： 對(duì)筒形件模環(huán)旋壓有限元計(jì)算中的幾何建模、網(wǎng)格劃分、邊界條件和載荷的定義進(jìn)行了分析，提出了適合筒形件模環(huán)旋壓的處理措施。簡述旋壓成形有限元模擬相關(guān)的彈塑性有限元基本理論，包括虛功方程、增量方程、彈塑性本構(gòu)方程以及有限元求解方程等。 本文對(duì)模環(huán)旋壓過程中的應(yīng)力、應(yīng)變進(jìn)行了分析，研究了模環(huán)旋

3、壓中工藝參數(shù)的影響。研究了旋輪成形角、旋輪圓角半徑、牽引速度、減薄率等對(duì)筒形件模環(huán)旋壓中旋壓力的影響。 計(jì)算分析了旋壓變形時(shí)的應(yīng)力分布，并對(duì)旋壓加工中的隆起現(xiàn)象進(jìn)行了分析，計(jì)算了旋壓力，得到了工藝參數(shù)對(duì)隆起及旋壓力的影響關(guān)系。計(jì)算結(jié)果表明，對(duì)于本文所描述的加工工藝條件下，采用成形角為20～25度，減薄率為25％～30％，旋輪圓角半徑為4.5mm～6.0mm，牽引速度為0.4mm/s～0.6mm/s范圍時(shí)，成形工件質(zhì)量較高。數(shù)值計(jì)