錐形件強力旋壓壁厚的模擬預測及試驗驗證.pdf

1、金屬旋壓作為一種重要的連續(xù)局部塑性成形方法,因其具有變形條件好、產(chǎn)品性能好、制品精度高、材料利用率高等特點,被廣泛應用于民用、國防、兵器及航空、航天產(chǎn)品的制造。錐形件作為異形件的典型形狀,其成形規(guī)律和變形機理可直接推廣到其它異形件的相關研究中。本文基于彈塑性顯式ABAQUS/Explicit有限元平臺,分析了錐形件強力旋壓過程中應力、應變的分布規(guī)律,重點研究了錐形件壁厚的分布特點及多種工藝參數(shù)對壁厚分布的影響規(guī)律。本研究主要內(nèi)容包括：<

2、br>　?、旁诜治鲂龎焊饔绊懸蛩氐幕A上,建立了既符合實際生產(chǎn)條件又兼顧計算效率和精度的三維有限元模型,在ABAQUS/Explicit有限元平臺上進行模擬計算。在實體截面屬性及相應網(wǎng)格單元下,分析了錐形件成形過程中應力和應變的分布規(guī)律及機理。分析結(jié)果表明:在成形過程中,應力的極大值始終出現(xiàn)在旋輪與坯料的接觸區(qū)域,在成形終了階段芯模圓角處的應力也達到極值;應變始終呈環(huán)狀分布,開始時極大值出現(xiàn)在旋輪與坯料的接觸區(qū)域,隨著旋壓過程的進行,極

3、大值逐漸轉(zhuǎn)移到已成形區(qū),在成形終了階段應變極大值環(huán)狀帶分解為兩條亞極值環(huán),一條靠近芯模小端,一條靠近旋輪。
　?、圃跉そ孛鎸傩约跋鄳木W(wǎng)格單元下,從厚度分布云圖和有限元節(jié)點兩個方面分析了錐形件強力旋壓過程中壁厚的分布特征。分析結(jié)果表明:對厚度云圖分析發(fā)現(xiàn),壁厚呈環(huán)狀分布,引入平均絕對相對誤差來表征壁厚分布的均勻程度,得出壁厚在周向上分布非常均勻而沿芯模母線方向上分布相當不均勻,并且呈兩端大、中間小的分布態(tài)勢;在有限元節(jié)點尺度下,從

4、周向和軸向分別進行節(jié)點壁厚統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)周向上壁厚分布均勻而軸向上分布的不均勻度值較大,提出應該著重對軸向壁厚不均勻度做進一步研究的結(jié)論。繼而,針對軸向壁厚分布不均勻的特點,通過正交試驗研究了不同工藝參數(shù)條件下壁厚精度和軸向壁厚不均勻度的分布特征。對模擬結(jié)果進行了極差分析,找出一組最優(yōu)的工藝參數(shù)水平組合,基于該組工藝參數(shù)組合,在正交試驗各工藝參數(shù)取值范圍內(nèi)利用響應面法進行優(yōu)化,得到優(yōu)化后的工藝參數(shù)組合。
　　⑶基于正交極差分析和響

5、應面法的優(yōu)化結(jié)果進行了相應的模擬與旋壓試驗,并將試驗結(jié)果與相同芯模的最優(yōu)模擬結(jié)果進行對比分析。由于試驗條件所限,部分工藝參數(shù)未能按照優(yōu)化結(jié)果進行,允許的條件是完全按照優(yōu)化結(jié)果進行,并在不同偏離率下進行試旋,對旋壓得到的錐形件進行三維掃描分析其厚度。模擬驗證表明,通過正交試驗及響應面優(yōu)化的結(jié)果可靠;旋壓試驗的結(jié)果表明,本文得出的錐形件強力旋壓壁厚分布規(guī)律與實際完全一致,錐形件強力旋壓的回彈值較大,在實際生產(chǎn)中,應該使用較大的負預設偏離率。