变径薄壁零件粘性介质外压多道次缩径研究

论文摘要

薄壁零件的缩径成形,由于受到环向压应力的作用,存在失稳起皱问题,使缩径量受到限制。多道次成形可以将一个较大的目标变形量分成多步小变形,控制每道次变形于失稳起皱范围内,较一次成形可以显著提高材料成形能力。本文在粘性介质外压单道次缩径的研究基础上,提出采用粘性介质外压多道次缩径成形的方法,以期提高大变径比薄壁零件的极限缩径量。采用有限元方法分析了粘性介质外压多道次缩径成形的变形过程,得到了成形过程中管坯应力的变化规律,分析了每道次变形后长径比和壁厚的变化对下一道次缩径成形的影响,得到了缩径区长度对多道次成形极限缩径量的影响规律。管坯每一道次缩径后长径比和壁厚的变化都会对后续道次的变形产生影响。每经历一次变形后长径比增大,不利于下一道次缩径成形;缩径区长度比较大的管坯每一道次成形后壁厚都增大,壁厚增大有利于下一道次缩径成形。管坯每一道次的缩径都是在长径比变化和壁厚变化综合作用下的结果。采用试验方法对多道次缩径成形的应变特点进行分析,并验证了缩径区长度等参数对缩径量的影响。研究结果表明,缩径区长度越大,极限缩径量越小,与有限元分析结果基本吻合。根据上述多道次缩径研究结果的指导,以有限元分析和试验相结合的方法对圆截面缩径为近似矩形截面多道次成形进行探讨,结果表明成形过程中管坯两端尖角处壁厚逐步增大,是难变形区域,成为影响圆截面缩径为近似矩形截面多道次成形极限的主要问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 变径薄壁零件缩径成形方法
• 1.3 粘性介质压力成形原理与特点
• 1.4 多道次成形特点
• 1.5 课题的研究意义及主要研究内容
• 第2章 粘性介质多道次缩径原理及有限元分析
• 2.1 前言
• 2.2 粘性介质外压多道次缩径原理
• 2.3 多道次缩径有限元分析模型与方案
• 2.3.1 有限元分析模型
• 2.3.2 多道次缩径有限元分析方案
• 2.4 粘性介质外压多道次缩径过程分析
• 2.5 粘性介质多道次缩径极限研究
• 2.5.1 粘性介质多道次缩径极限量
• 2.5.2 缩径区长度对缩径量的影响
• 2.6 本章小结
• 第3章 粘性介质外压多道次缩径的试验研究
• 3.1 试验方案与材料
• 3.2 试验结果与分析
• 3.3 试验件缩径区应变分析
• 3.3.1 缩径区长度为28mm试件应变分析
• 3.3.2 缩径区长度为10mm试件应变分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 圆截面缩径为近似矩形截面研究
• 4.1 圆截面缩径为近似矩形截面方案
• 4.2 圆截面缩径为近似矩形截面过程有限元分析
• 4.3 圆截面缩径为近似矩形截面试验
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢