錐形件強(qiáng)力旋壓壁厚的模擬預(yù)測(cè)及試驗(yàn)驗(yàn)證.pdf

1、金屬旋壓作為一種重要的連續(xù)局部塑性成形方法,因其具有變形條件好、產(chǎn)品性能好、制品精度高、材料利用率高等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于民用、國(guó)防、兵器及航空、航天產(chǎn)品的制造。錐形件作為異形件的典型形狀,其成形規(guī)律和變形機(jī)理可直接推廣到其它異形件的相關(guān)研究中。本文基于彈塑性顯式ABAQUS/Explicit有限元平臺(tái),分析了錐形件強(qiáng)力旋壓過程中應(yīng)力、應(yīng)變的分布規(guī)律,重點(diǎn)研究了錐形件壁厚的分布特點(diǎn)及多種工藝參數(shù)對(duì)壁厚分布的影響規(guī)律。本研究主要內(nèi)容包括：<

2、br>　?、旁诜治鲂龎焊饔绊懸蛩氐幕A(chǔ)上,建立了既符合實(shí)際生產(chǎn)條件又兼顧計(jì)算效率和精度的三維有限元模型,在ABAQUS/Explicit有限元平臺(tái)上進(jìn)行模擬計(jì)算。在實(shí)體截面屬性及相應(yīng)網(wǎng)格單元下,分析了錐形件成形過程中應(yīng)力和應(yīng)變的分布規(guī)律及機(jī)理。分析結(jié)果表明:在成形過程中,應(yīng)力的極大值始終出現(xiàn)在旋輪與坯料的接觸區(qū)域,在成形終了階段芯模圓角處的應(yīng)力也達(dá)到極值;應(yīng)變始終呈環(huán)狀分布,開始時(shí)極大值出現(xiàn)在旋輪與坯料的接觸區(qū)域,隨著旋壓過程的進(jìn)行,極

3、大值逐漸轉(zhuǎn)移到已成形區(qū),在成形終了階段應(yīng)變極大值環(huán)狀帶分解為兩條亞極值環(huán),一條靠近芯模小端,一條靠近旋輪。
　?、圃跉そ孛鎸傩约跋鄳?yīng)的網(wǎng)格單元下,從厚度分布云圖和有限元節(jié)點(diǎn)兩個(gè)方面分析了錐形件強(qiáng)力旋壓過程中壁厚的分布特征。分析結(jié)果表明:對(duì)厚度云圖分析發(fā)現(xiàn),壁厚呈環(huán)狀分布,引入平均絕對(duì)相對(duì)誤差來表征壁厚分布的均勻程度,得出壁厚在周向上分布非常均勻而沿芯模母線方向上分布相當(dāng)不均勻,并且呈兩端大、中間小的分布態(tài)勢(shì);在有限元節(jié)點(diǎn)尺度下,從

4、周向和軸向分別進(jìn)行節(jié)點(diǎn)壁厚統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)周向上壁厚分布均勻而軸向上分布的不均勻度值較大,提出應(yīng)該著重對(duì)軸向壁厚不均勻度做進(jìn)一步研究的結(jié)論。繼而,針對(duì)軸向壁厚分布不均勻的特點(diǎn),通過正交試驗(yàn)研究了不同工藝參數(shù)條件下壁厚精度和軸向壁厚不均勻度的分布特征。對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了極差分析,找出一組最優(yōu)的工藝參數(shù)水平組合,基于該組工藝參數(shù)組合,在正交試驗(yàn)各工藝參數(shù)取值范圍內(nèi)利用響應(yīng)面法進(jìn)行優(yōu)化,得到優(yōu)化后的工藝參數(shù)組合。
　?、腔谡粯O差分析和響

5、應(yīng)面法的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了相應(yīng)的模擬與旋壓試驗(yàn),并將試驗(yàn)結(jié)果與相同芯模的最優(yōu)模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。由于試驗(yàn)條件所限,部分工藝參數(shù)未能按照優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行,允許的條件是完全按照優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行,并在不同偏離率下進(jìn)行試旋,對(duì)旋壓得到的錐形件進(jìn)行三維掃描分析其厚度。模擬驗(yàn)證表明,通過正交試驗(yàn)及響應(yīng)面優(yōu)化的結(jié)果可靠;旋壓試驗(yàn)的結(jié)果表明,本文得出的錐形件強(qiáng)力旋壓壁厚分布規(guī)律與實(shí)際完全一致,錐形件強(qiáng)力旋壓的回彈值較大,在實(shí)際生產(chǎn)中,應(yīng)該使用較大的負(fù)預(yù)設(shè)偏離率。