铝合金拉深旋压成形规律的研究

论文摘要

旋压是一种无切削压力加工工艺,是先进制造技术的重要组成部分,具有广阔的使用前景。一般分为普通旋压和强力旋压两种。与强力旋压相比,普通旋压变形过程复杂,影响因素繁多,理论发展相对滞后。因此对其展开研究,具有重要的理论和实际意义。拉深旋压是普通旋压中最主要和应用最广泛的成形方法,而在旋压材料中有四分之一是铝及其合金。为此本文以铝合金筒形件拉深旋压为研究对象,采用计算机数值模拟的方法对其成形规律进行研究。由于拉深旋压成形工艺复杂,成形工艺条件难以确定,而工艺条件参数选取是否合理将直接影响着应力应变分布的规律,进而影响旋压件质量和尺寸精度,因此探讨不同工艺参数对应力应变分布的影响规律,对提高成形件质量和尺寸精度具有重要意义。本文以实际生产中的一组工艺参数为基础,建立了旋压时的数学模型,并对边界、接触、摩擦等条件进行分析,采用八节点实体单元,应用ANSYS/LS-DYNA软件对其成形过程进行了三维有限元数值模拟。通过对其成形过程起关键作用的工艺参数（旋轮直径、主轴转速、旋轮进给率、旋轮运动轨迹）的改变,对比不同工艺参数下变形区应力、应变的分布规律及对旋压力和壁厚的影响,从微观上揭示不同工艺参数对普通旋压成形影响的规律,从而为实际生产提供参考,缩小选择范围,优化工艺参数。最后,根据模拟结果分析了旋压成形过程中出现的缺陷及原因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 旋压成形技术发展简史
• 1.1.2 国内外普通旋压技术概况
• 1.1.3 旋压成形特点及应用
• 1.2 旋压成形的定义和分类
• 1.3 旋压成形的塑性研究方法
• 1.4 有限元数值模拟技术在旋压成形中的应用
• 1.4.1 有限元数值模拟方法概述
• 1.4.2 有限元数值模拟方法在旋压中的应用现状
• 1.5 选题意义及主要研究内容
• 第2章 铝合金拉深旋压的变形特点和工艺分析
• 2.1 概述
• 2.2 铝合金分类及性能
• 2.2.1 铝合金的分类
• 2.2.2 6061 铝合金的性能
• 2.3 拉深旋压的变形特点
• 2.3.1 简单拉深旋压
• 2.3.2 多道次拉深旋压
• 2.4 拉深旋压工艺参数的分析
• 2.4.1 旋轮形状
• 2.4.2 旋轮进给速度
• 2.4.3 主轴转速
• 2.4.4 旋压力
• 2.4.5 旋轮运动轨迹
• 2.5 本章小结
• 第3章 数值模拟的基本理论分析
• 3.1 概述
• 3.2 大变形弹塑性有限元法基础理论
• 3.2.1 物体的构形及描述
• 3.2.2 大变形情况下的应力和应变度量
• 3.2.3 大变形弹塑性本构方程
• 3.2.4 大变形弹塑性有限元列式
• 3.3 大型非线性分析软件ANSYS/LS-DYNA 简介
• 3.4 显式动态分析概述
• 3.4.1 显式时间积分
• 3.4.2 显式方法的条件稳定性
• 3.4.3 显式算法的优越性
• 3.4.4 动态分析有限元法
• 3.5 本章小结
• 第4章 铝合金拉深旋压成形的有限元数值模拟
• 4.1 概述
• 4.2 铝合金拉深旋压有限元模型的建立
• 4.2.1 几何模型的建立
• 4.2.2 单元设置
• 4.2.3 材料属性设置
• 4.2.4 网格划分
• 4.2.5 边界条件的处理
• 4.3 工艺参数的选择
• 4.4 模拟结果及分析
• 4.4.1 不同旋轮运动轨迹对模拟结果的影响
• 4.4.2 不同旋轮直径对模拟结果的影响
• 4.4.3 不同主轴转速对模拟结果的影响
• 4.4.4 不同进给率对模拟结果的影响
• 4.4.5 缺陷产生及分析
• 4.5 实验验证
• 4.5.1 实验所用设备
• 4.5.2 实验用模具
• 4.5.3 实验结果
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介