杯形件的复合挤压技术及数值模拟

论文摘要

某弹体的形状为杯形件,就目前的生产工艺来讲,生产效率低,材料利用率低,而且保证不了产品有足够的强度。本文对杯形件的生产进行了精密塑性成形方法的研究,大大提高工件的强度和生产率,达到节能原材料的目的。文中对该零件的挤压成形过程进行了数值模拟,设计了挤压模具,根据模拟分析的需要,建立了模具的几何模型以及模拟过程的刚塑性有限元模型,并对模拟中边界情况的定义、材料性能的施加、设备速度的选取和网格的划分、挤压温度的选择等关键问题进行了分析,为模拟和仿真的顺利进行打下了基础。应用有限元数值模拟方法,对杯形件挤压过程进行了二维数值模拟。模拟了摩擦系数、挤压速度、挤压温度等对变形过程中等效应变、等效应力以及挤压力的影响,确定了合理的变形工艺参数。在数值模拟结果分析的基础上,制定了该杯形件挤压成形的工艺方案,并进行了生产试制。对试制过程中出现的零件缺陷进行分析,及时对工艺和模具进行了改进。结果表明,用该挤压工艺及设计的模具生产的零件,金属充填效果好,挤压件精度高,光洁度好,达到了预期的效果,为零件的实际生产奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1. 引言
• 1.2. 挤压技术的发展概况
• 1.2.1. 挤压技术的分类
• 1.2.2. 温挤压技术发展现状
• 1.2.3. 复合挤压技术
• 1.2.4. 杯形件的挤压生产现状
• 1.3. 本课题研究的目的及意义
• 1.4. 本课题的主要工作
• 第2章 有限元基本理论及方法
• 2.1. 引言
• 2.2. 有限元技术发展概况
• 2.3. 刚塑性材料的基本方程
• 2.3.1. 刚塑性材料的基本假设
• 2.3.2. 刚塑性力学基本方程
• 2.3.3. 刚塑性材料的变分原理
• 2.4. Deform 有限元模拟系统
• 2.4.1. Deform 软件概述
• 2.4.2. Deform 软件的模块结构
• 2.4.3. Deform 软件的功能
• 2.5. 本章小结
• 第3章 杯形件温挤压的有限元模拟
• 3.1. 数值模拟的前期准备工作
• 3.1.1. 拟定的工艺方案
• 3.1.2. 模型的简化
• 3.1.3. 几何模型的建立
• 3.2. 模型的导入
• 3.2.1. 模拟材料的选择
• 3.2.2. 网格划分
• 3.2.3. 边界条件的处理
• 3.2.4. 摩擦模型的选择
• 3.2.5. 边界传热条件
• 3.2.6. 步长增量的控制
• 3.2.7. 模拟参数控制
• 3.3. 模拟结果及分析
• 3.3.1. 等效应变场分析
• 3.3.2. 摩擦系数的影响
• 3.3.3. 挤压速度的影响
• 3.3.4. 挤压温度的影响
• 3.3.5. 金属流动速度场分析
• 3.4. 冷整形过程的模拟
• 3.4.1. 冷温挤压载荷对比
• 3.5. 本章小结
• 第4章 杯形件温挤压成形工艺及模具设计
• 4.1. 工艺方案的制定
• 4.1.1. 工艺制定原则
• 4.1.2. 确定的工艺方案
• 4.2. 主要工艺过程
• 4.2.1. 下料
• 4.2.2. 预制毛坯
• 4.2.3. 加热
• 4.2.4. 挤压润滑
• 4.2.5. 反挤压
• 4.2.6. 表面处理
• 4.2.7. 冷整形
• 4.3. 模具设计
• 4.3.1. 模具材料的选用
• 4.3.2. 模具结构设计原则
• 4.3.3. 凸模的设计
• 4.3.4. 凹模设计
• 4.3.5. 装配图的确定
• 4.4. 本章小结
• 第5章 实验验证
• 5.1. 引言
• 5.2. 实验设备
• 5.3. 实验结果
• 本文结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢