螺钉成形工艺以及性能影响因素的研究

论文摘要

课题主要对微型螺钉成形工艺中最重要的三个工序——拉拔、预成形和终锻成形进行研究。利用非线性有限元分析技术为主要研究手段,并结合试验设计与数据处理方法,对三个工序的典型过程中的应力、应变分布等指标以及各种因素对三个工序的影响情况进行了定量分析。通过对拉拔过程的分析,获得了典型拉拔过程的应力、应变分布以及材料流动情况等方面的特点;提出并求解了拉拔模工作带表面正压力的模型,从而可以为模具磨损的研究提供参考。在此模型的基础上又提出了新的拉拔力模型,并同旧的模型进行了分析比较;对各个影响因素对拉拔力、应变、应变率分布等指标的影响情况进行了定量的分析。通过上述的研究,对拉拔过程有了更为深入的认识,可以为拉拔工艺参数的设计提供一定的参考。对微型螺钉预成形工艺和传统预成形工艺进行多方面的比较,深入分析的两种预成形工艺的变形过程中各种指标的差异,如应力、应变分布、韧性断裂系数、材料流动情况;提出并求解了针对微型螺钉预成形工艺的成形力模型,可以为预成形模具设计提供参考;对预成形的工艺能力范围进行了分析,并在此基础上对各种影响因素进行了定量的分析。对终锻成形的研究,首先分析了不同预成形结果对终锻成形质量的影响,并提出了终锻成形质量的评价体系,在此基础上分析了终锻成形的优劣,并总结其中的规律性,提出了合理的预成形方案。针对微型螺钉预成形及终锻成形模具结构的缺点,提出了新的模具结构方案。在典型的合理的头部成形工艺条件下,对各种影响因素进行了定量的分析。通过对螺钉成形过程中以上三个重要工序的研究,对这三个工序以及影响因素有了深入的认识,从而可以为微型螺钉的生产提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源
• 1.2 课题研究的内容
• 1.3 课题研究的意义
• 1.3.1 螺钉发展的新趋势
• 1.3.2 我国螺钉行业现状
• 1.3.3 相关领域的研究现状
• 1.4 课题研究的方法
• 1.5 小结
• 第二章 螺钉生产典型工艺
• 2.1 去氧化皮
• 2.2 拉拔
• 2.3 下料
• 2.4 头部成形——冷镦
• 2.5 搓牙
• 2.6 热处理和电镀
• 第三章：螺钉成形工艺和影响因素以及研究方案
• 3.1 拉拔工艺的研究
• 3.1.1 拉拔的变形量
• 3.1.2 拔丝模的结构
• 3.1.3 拉拔工艺影响因素的初步分析
• 3.1.4 拉拔过程的受力分析
• 3.1.5 拉拔过程的应力应变初步分析
• 3.1.6 拉拔研究方案
• 3.2 头部成形工艺的研究
• 3.2.1 两种预成形工艺的比较
• 3.2.2 微型螺钉预成形工艺初步分析
• 3.2.3 终锻成形工艺初步分析
• 3.2.4 微型螺钉头部成形工艺研究方案
• 第四章 DEFORM-3D 下螺钉成形仿真的建模
• 4.1 非线性有限元
• 4.2 螺钉塑性成形有限元分析建模
• 4.2.1 几何模型的导入
• 4.2.2 网格的划分
• 4.2.3 材料的模型
• 4.2.4 边界条件
• 4.2.5 其它属性的设置
• 4.2.6 模拟控制设置
• 第五章：螺钉成形工艺有限元分析结果的处理
• 5.1 拉拔有限元分析结果的处理
• 5.1.1 典型拉拔工艺过程仿真结果的分析
• 5.1.2 各影响因素对拉拔过程的影响
• 5.2 预成形分析
• 5.2.1 微型螺钉预成形的工艺能力范围
• 5.2.2 影响因素的分析
• 5.2.3 微型螺钉预成形力的模型
• 5.2.4 传统预成形与微型螺钉预成形工艺的比较
• 5.3 终锻成形的分析
• 5.3.1 合理预成形工艺参数的分析
• 5.3.2 典型终锻过程的分析
• 5.3.3 各影响因素对终锻成形的影响
• 第六章：光塑性模拟实验在螺钉成形工艺研究中的应用
• 6.1 光塑性简介
• 6.2 光塑性基本理论
• 6.2.1 相似条件和相似性转化
• 6.2.2 三向应变条件下的光塑-应变定律
• 6.2.3 应变-应力关系
• 6.3 光塑性在螺钉成形分析中的应用
• 6.3.1 螺钉成形的应变特点
• 6.3.2 切片
• 6.3.3 光塑-应变方程
• 第七章：总结
• 7.1 研究结论
• 7.2 创新之处
• 7.3 不足之处
• 7.4 前景展望
• 参考文献
• 附录