小直徑直筒開縫襯套制備技術(shù)研究.pdf

1、開縫襯套冷擠壓強化技術(shù)具有干涉量大、操作性強、擠壓質(zhì)量高的特點,能夠顯著提升多種材料結(jié)構(gòu)件緊固孔的疲勞壽命,已被大量應(yīng)用于飛機緊固孔強化并取得良好效果。開縫襯套是開縫襯套冷擠壓強化技術(shù)中的重要部件,保證了冷擠壓強化效果。但目前國內(nèi)對于開縫襯套制備技術(shù)的研究還很匱乏,特別是小直徑開縫襯套,其市場基本依靠進(jìn)口,這在很大程度上限制了開縫襯套冷擠壓強化技術(shù)在國內(nèi)的推廣與應(yīng)用。因此,本文以小直徑直筒開縫襯套為研究對象,采用實驗分析、理論研究和有限

2、元仿真三種方法對雙軸柔性滾彎開縫襯套制備工藝過程進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,主要工作成果如下:
　　1.通過單因素實驗方法進(jìn)行了雙軸柔性滾彎實驗研究,分析了不同工藝參數(shù)對襯套成形曲率半徑的影響,指出最小成形曲率半徑是由剛性軸直徑?jīng)Q定的,而增加彈性輪硬度,增大剛性軸進(jìn)給量,減小帶材寬度都能夠在一定程度上改變成形曲率半徑,但彈性輪外徑對成形曲率半徑的影響并不明顯。
　　2.將實驗存在問題與滾彎工藝常見問題進(jìn)行對比分析,指出直邊和扭斜是雙軸

3、柔性滾彎技術(shù)制備小直徑開縫襯套工藝中的常見問題。針對其直邊長度不易測量的問題,開發(fā)了開縫襯套圖像識別系統(tǒng),能夠方便準(zhǔn)確地完成開縫襯套曲率半徑、直邊長度及其在整個襯套中比例的交互式識別,有助于提高直邊長度測量的精度與效率。
　　3.針對開縫襯套直邊問題,進(jìn)行了理論研究并基于平面應(yīng)力分析建立了解析模型。通過對開縫襯套成形過程的分析,指出直邊出現(xiàn)在襯套成形的初始階段和結(jié)束階段,其長度主要與彈性輪硬度、彈性輪與剛性軸尺寸、剛性軸進(jìn)給量、帶

4、材厚度相關(guān)。
　　4.基于提出的雙軸柔性滾彎直邊長度的解析模型,就其中工藝參數(shù)對直邊長度的影響進(jìn)行了系統(tǒng)分析。結(jié)果表明提高彈性輪的硬度,適當(dāng)增大進(jìn)給量、減小彈性層厚度、減小剛性軸的直徑能夠有效地縮短直邊的長度。考慮開縫襯套冷擠壓過程中開縫襯套的受力,直邊長度需要控制在小于搭邊長度的范圍內(nèi)才能夠減小其對開縫襯套冷擠壓效果的影響。
　　5.采用非線性軟件ABAQUS,基于動力顯示算法建立了雙軸柔性滾彎工藝的三維有限元模型,并通過

5、MATLAB平臺最小二乘法完成了成形仿真結(jié)果的后處理,得到了仿真成形曲率半徑。經(jīng)理論與實驗驗證,仿真值比實驗值約小15％~20%,表明該模型能夠滿足分析要求。
　　6.基于建立的雙軸柔性滾彎仿真模型,系統(tǒng)分析了工藝參數(shù)對成形曲率半徑的影響。研究結(jié)果表明:剛性軸直徑是決定襯套最小成形曲率半徑的主要因素,彈性輪硬度和尺寸及帶材尺寸的改變能夠在一定范圍內(nèi)調(diào)整襯套的成形曲率半徑。在小直徑開縫襯套制備實際生產(chǎn)中,宜選取彈性輪硬度95A左右;