畢業(yè)論文范文——基于pam-stamp的擴徑成形工藝分析

1、<p><b>　　西安航空職業(yè)學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　基于PAM-STAMP的導(dǎo)管擴徑成形工藝分析</p><p>　　姓 名： </p><p>　　專 業(yè)： 

2、0;航空電子 </p><p>　　班 級： </p><p>　　完成日期： </p><p>　　指導(dǎo)教師: </p><p>　　摘要：本文使用專業(yè)金屬板料成形的有限元模擬分析軟件PAM-

3、STAMP對外圓直徑Φ20的導(dǎo)管擴徑至Φ24的成形過程進行數(shù)值模擬分析，通過對管子成形時局部受力狀態(tài)以及壁厚減薄量的分析，確定了最佳的擴徑方法。并根據(jù)前處理參數(shù)的設(shè)定原則，得出了該導(dǎo)管擴徑工藝方案的制定方向。</p><p>　　關(guān)鍵詞:PAM-STAMP，擴徑，工藝分析</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　擴徑是使用

4、機械擴徑模具對管材加工的一種方法，在擴徑時隨著模具的進給，模具對管壁產(chǎn)生軸向作用力，推動管壁變形，進而管子外徑、壁厚、內(nèi)徑隨之變形。在成形過程中導(dǎo)管會出現(xiàn)壁厚減薄超差、管端拉裂等缺陷，嚴重影響后續(xù)管路使用。本文以某型發(fā)動機的某導(dǎo)管為例，利用金屬板料成形的有限元模擬分析軟件PAM-STAMP對其擴徑成形過程進行了數(shù)值模擬分析以得到工藝可行性、工裝可行性以及成形危險區(qū)域等結(jié)果，為后續(xù)的工藝制定提供了重要的指導(dǎo)作用。</p>&

5、lt;p><b>　　1 擴徑成形要求</b></p><p>　　如圖1所示，導(dǎo)管在擴徑成形時，一般要保證成形后外徑尺寸D2、成形后壁厚值δ'以及過渡區(qū)域的軸向直線長度L，并且要保證成形后內(nèi)外表面無機械損傷，且管端無成形時的拉傷。</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　某型發(fā)動機的某

6、導(dǎo)管在成形前外徑D1為20mm，壁厚δ為1mm，擴徑后要求外徑D2達到24mm，壁厚δ'不小于0.88mm，過渡區(qū)域直線段長度L不大于8mm。</p><p>　　2 擴徑成形過程的有限元法分析</p><p>　　PAM-STAMP是由法國ESI公司推出的模擬仿真系統(tǒng)，能夠為客戶提供在實際復(fù)雜的工業(yè)條件下可視化的沖壓成形模擬。該軟件依托隱式求解器對成形過程進行快速分析，能夠得出具

7、有優(yōu)化精確度與高計算效率的模擬結(jié)果，并能對加工中產(chǎn)生的成形缺陷等問題進行準(zhǔn)確度非常高的預(yù)測。</p><p><b>　　2.1 模型的創(chuàng)建</b></p><p>　　擴徑的成形過程為首先使用V形夾緊塊夾緊導(dǎo)管，然后擴徑椎體沿軸向進行擴徑。使用UG軟件對夾緊塊、導(dǎo)管以及擴徑椎體進行建模。</p><p>　　為了分析不同錐角的椎體對成形結(jié)果的

8、影響，分別創(chuàng)建錐角為5°、7.5°、10°、12.5°、15°、17.5°、20°、22.5°、25°、27.5°、30°、32.5°、35°擴徑椎體，如圖2所示。</p><p>　　完成建模后，按照實際工裝安放位置進行裝配，如圖3所示。</p><p>&l

9、t;b>　　圖2</b></p><p><b>　　圖3</b></p><p><b>　　2.2 仿真分析</b></p><p>　　在完成了以上的工作之后，將夾緊塊、管胚以及擴徑椎體導(dǎo)入到PAM-STAMP軟件中，分別對以上物體進行網(wǎng)格劃分，管胚采用自適應(yīng)網(wǎng)格優(yōu)化。</p><

10、;p>　　通過前期的摩擦力實際測算，按照實際工況情況將V形夾塊與管胚間的摩擦系數(shù)設(shè)定為0.2。運動狀態(tài)為上V形塊沿管子徑向朝管胚運動，接觸并夾緊，夾緊力設(shè)定為20kN。擴徑椎體在實際擴徑時使用蓖麻油或二硫化鉬進行潤滑，擴徑椎體與管胚的摩擦系數(shù)設(shè)定為0.1，依據(jù)設(shè)備實際運行狀態(tài)，擴徑椎體的進給速度設(shè)定為3mm/s。</p><p>　　在完成邊界條件及運動狀態(tài)設(shè)定后，對13組不同錐角的成形過程分別進行分析計算

11、。通過對后處理結(jié)果中的壁厚減薄情況分析可得，隨著擴徑椎體的錐角的增加，導(dǎo)管變形區(qū)的壁厚減薄值在逐漸升高。最大減薄處主要集中在初始變形區(qū)。如圖4所示。</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　在對成形區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)進行分析，可知隨著擴徑椎體的錐角的增大，應(yīng)力值逐步上升，為了將錐角、最大壁厚減薄值以及最大應(yīng)力值進行關(guān)聯(lián)比較，將上述仿真模擬的13種錐角

12、最大壁厚減薄以及最大應(yīng)力關(guān)系繪制在同一圖內(nèi)，如圖5所示。</p><p><b>　　圖5</b></p><p>　　從圖5中可知，在錐角為17.5°至27.5°的范圍區(qū)間內(nèi)，導(dǎo)管所受的最大應(yīng)力升高較為穩(wěn)定，錐角為20°至27.5°范圍區(qū)間內(nèi)，導(dǎo)管的壁厚減薄維持在0.8mm左右，壁厚未出現(xiàn)突變的跡象。</p>&

13、lt;p>　　導(dǎo)管以上的成形質(zhì)量變化與成形時的受力狀態(tài)有著直接關(guān)系，對于塑性成形加工，主應(yīng)力法是求解變形力的一種近似解法，通過對導(dǎo)管變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)進行理論解析以掌握導(dǎo)管的變形規(guī)律。文獻[4]提出了擴徑力公式，擴徑力F:</p><p><b>　　(2.2.1)</b></p><p><b>　　當(dāng)l=0時，并令，</b></p&

14、gt;<p><b>　　(2.2.2)</b></p><p><b>　　(2.2.3)</b></p><p><b>　　(2.2.4)</b></p><p><b>　　(2.2.5)</b></p><p>　　(2.2.1)-

15、(2.2.5)中屈服應(yīng)力為，導(dǎo)管壁厚為t，錐角角度為α，摩擦系數(shù)為μ，定徑帶長度為l，圓管中心曲面直徑為，擴徑后，軸向應(yīng)力為，徑向應(yīng)力為，環(huán)向應(yīng)力為。</p><p>　　由公式（2.2.1）-（2.2.5）可知軸向、徑向、環(huán)向應(yīng)力以及擴徑力與模具錐角、摩擦系數(shù)、定徑帶長度、初始及擴徑后直徑有著密切聯(lián)系。</p><p>　　值得注意的是，隨著擴徑椎體的錐角的增大，在成形初始階段，導(dǎo)管與V

16、形夾塊間的末期滑移現(xiàn)象明顯下降，原因為當(dāng)錐角越小時，椎體的側(cè)面積越大，與管胚產(chǎn)生的接觸摩擦力越大，根據(jù)作用力與反作用力關(guān)系，椎體施加給管胚的反作用力就越大，導(dǎo)致管胚與夾塊發(fā)生滑移，進而影響成形質(zhì)量，因此應(yīng)在保證滿足最大應(yīng)力不超差時盡量選擇較大錐角的椎體。</p><p>　　3 工藝性分析與總結(jié)</p><p>　　在完成了以上多組的成形模擬分析后，通過與檢驗要求對比，可以初步得出當(dāng)擴徑椎

17、體錐角為20°至27.5°范圍內(nèi)時，導(dǎo)管成形后壁厚能夠較好地控制在0.88mm以下。結(jié)合前處理過程中的參數(shù)設(shè)定，當(dāng)使用潤滑油或潤滑脂時能夠較好地保證成形質(zhì)量，因此在工藝制定時要特殊注意工裝與管子間摩擦力的控制。由于過渡區(qū)域直線段長度要求不大于8mm，故擴徑椎體錐角控制在14°以上，因此該形擴徑導(dǎo)管的擴徑錐角應(yīng)控制在20°至27.5°范圍內(nèi)，在后續(xù)的工裝設(shè)計中應(yīng)考慮加入進給限位裝置，以保證

18、過度區(qū)域的長度尺寸要求。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　專著：[1]李瀧杲.金屬板料成形有限元模擬基礎(chǔ)-PAMSTAMP2G(Autostamp)[M]。北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008</p><p>　　期刊：[2]董克媛，鄧小民。芯棒角度對擴徑后管壁變化影響的計算機模擬[J]。中國高新技術(shù)企業(yè)，2

19、009.129:189-190</p><p>　　論文集：[3]柴彩娟。圓壁擴徑加工過程仿真與裂紋產(chǎn)生機理研究[D]。西安電子科技大學(xué)2010</p><p>　　論文集：[4]劉俊杰。圓壁管擴徑加工的塑性成形機理及斷裂分析[D]。西安電子科技大學(xué)2008</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>