CNG气瓶热旋压成形工艺数值模拟

论文摘要

本课题来源于四川某旋压机制造厂325、425旋压机产品研发项目。旋压是将空心坯料固定在旋压机的主轴上,在坯料随机床主轴转动的同时,用旋轮加压于坯料,使之产生局部的塑性变形。在旋轮的进给运动和坯料的旋转运动共同作用下,使局部的塑性变形逐步地扩展到坯料的全部表面,直到达到要求形状,完成零件的旋压加工。它综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、环轧、横轧和滚压等加工特点的少无切削加工的先进工艺。用旋压技术生产CNG气瓶是生产CNG气瓶的较好办法,从根本上消除了传统气瓶焊接生产中焊缝的不连续、强度降低、脆裂和拉应力集中等缺陷,使气瓶的气密性和耐压性能有了大幅提高,同时具有所需设备吨位小、节省模具、加工成本低、成形范围广、产品质量高等优点。CNG气瓶材料采用34CrMo4合金钢,并根据单向拉伸试验确定了材料在不同温度和应变速率下的应力应变曲线,为气瓶有限元模拟提供可靠基础数据。本文从旋轮形状、旋轮圆角、温度、主轴转速、进给量等方面研究了对气瓶旋压成形的影响。采用ABAQUS有限元模拟分析软件对CNG气瓶封底、瓶底增厚和CNG气瓶收口的成形过程进行了分析研究,得出了其应力应变分布、变化趋势,提出了有利于瓶底增厚的封底旋轮新结构,并对比了传统旋轮与新研制的旋轮对气瓶成形的影响,为实际应用提供可靠的旋压工艺和旋轮尺寸。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 旋压成形技术发展概况
• 1.3 旋压工艺简介及其特点
• 1.4 旋压的分类
• 1.5 无缝整体气瓶旋压技术
• 1.6 选题背景和意义以及主要研究内容
• 1.6.1 选题背景和意义
• 1.6.2 主要研究内容
• 第2章 CNG 气瓶旋压设备研制
• 2.1 引言
• 2.2 气瓶旋压机组成
• 2.3 气瓶旋压机各装置研制简介
• 2.3.1 主轴装置
• 2.3.2 液压夹紧装置
• 2.3.3 定位装置
• 2.3.4 模具装置
• 2.4 气瓶专用旋压机总体特点
• 2.5 本章小结
• 第3章 34CRMO4 合金钢力学性能试验
• 3.1 引言
• 3.2 实验设备
• 3.3 单向拉伸实验结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 CNG 气瓶封底时有限元数值模拟分析
• 4.1 引言
• 4.2 旋轮辊型的研制
• 4.3 气瓶收底有限元数值模拟分析
• 4.3.1 几何模型的建立
• 4.3.2 接触边界条件及运动关系处理
• 4.3.3 成形机理分析
• 4.4 不同辊型对气瓶旋压过程的数值模拟分析
• 4.4.1 气瓶封口前力行程曲线
• 4.4.2 气瓶封口后力行程曲线
• 4.4.3 瓶底增厚分析
• 4.5 不同温度下气瓶封底力行程曲线
• 4.6 气瓶旋压成形的影响因素
• 4.7 本章小结
• 第5章 CNG 气瓶旋压收口数值模拟分析
• 5.1 引言
• 5.2 CNG 气瓶旋压收口的成形机理及基本模型
• 5.2.1 CNG 气瓶旋压收口的成型机理
• 5.2.2 CNG 气瓶旋压收口的有限元模型
• 5.2.3 应力应变状态研究
• 5.3 CNG 气瓶旋压力研究
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介