局部精密轮廓的切挤复合精整成形机理研究及参数优化

发布时间：2017-03-30 01:21

  本文关键词：局部精密轮廓的切挤复合精整成形机理研究及参数优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：针对板状局部精密轮廓零件的加工，常用方法有铣削、精冲和整修等，但这些方法存在一定局限性，如铣削、整修方法生产效率低，精冲成本高等。为此，本课题在整修工艺基础上提出了切挤复合精整加工方法，即先对整个轮廓进行普通冲裁，在要求高精度的局部位置预留一定的加工余量，然后在普通压力机上，利用特殊的模具对这部分轮廓进行切挤复合精整，从而达到局部轮廓面的全光亮带成形。本课题旨在通过研究切挤复合精整工艺的成形机理，揭示其工艺规律，并总结一套成形工艺参数规范，指导和应用于生产。 在本文中首先研究了切挤复合精整变形原理，包括成形过程中变形区的划分，变形区应力状态的理论分析，得出影响变形区应力状态的主要参数是凸模圆角半径；其次，研究了Deform-3D数值模拟中基本工艺参数的设置，确定了20钢材料的临界破坏值，并对成形过程进行了数值模拟，分析了成形过程中几个重要变形阶段的金属流动规律，剪切滑移机理，应力分布规律，并研究了凸模圆角半径和精整余量对应力状态及成形质量的影响规律；再次，通过设计制造实验模具，对不同厚度的20钢和Q235板材进行物理实验，系统地研究了成形工艺规律，总结了各工艺参数之间的科学关系，得出了不同板厚的工艺参数参考规范；最后，针对调角器齿板零件，在工艺参考规范之上，进行了数值模拟参数优化，并进行物理实验，投入了实际生产应用。 研究表明：在切挤复合精整成形中，凸模圆角半径和精整余量是影响成形质量的关键工艺参数，切挤复合精整能最大程度地避免整修工艺的不足（以往整修方法没有考虑模具圆角大小，只是对整修余量进行了一些研究，单次整修余量一般在0.05～0.2mm，这样小的余量就很难对坯料进行定位，并且需多次整修才能完全加工掉轮廓断面，而实验发现，在模具圆角很小的情况下，即使余量很小，整修也很难达到全光亮带成形，而存在一定的模具圆角不仅可以提高成形面质量，而且可以大大增加单次达到全光亮带成形的精整余量范围，从而减小了定位精度高带来的困难）；本文系统的研究了精整余量和凸模圆角半径对成形质量的影响规律，得出了不同板厚材料达到全光亮带成形的工艺参数条件和工艺参数与板厚之间的科学关系表达式，并总结了一套参数规范，其对局部精密轮廓零件的成形具有很高的参考价值，，而且已用于指导实际生产应用，从实际应用来看，切挤复合精整是一种经济而又高效的加工方法。
【关键词】：局部精密轮廓 切挤精整 数值模拟 成形机理 工艺规律 调角器齿板
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH16
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 目录6-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 选题背景8
• 1.2 切挤复合精整工艺的提出8-9
• 1.3 相关工艺的国内外研究现状9-11
• 1.3.1 整修工艺的研究和应用9-10
• 1.3.2 整修工艺的不足10-11
• 1.4 本课题的研究意义和目标11
• 1.5 本课题的研究内容、关键问题、研究方案和路线11-14
• 1.5.1 研究内容11-12
• 1.5.2 关键科学问题12
• 1.5.3 研究方案和路线12-14
• 2 切挤复合精整变形原理14-17
• 2.1 变形模型14-15
• 2.2 变形区材料的应力状态分析15-16
• 2.3 小结16-17
• 3 切挤复合精整工艺过程的数值模拟17-33
• 3.1 有限元模型的建立17-24
• 3.1.1 材料模型17
• 3.1.2 摩擦模型的选择17-18
• 3.1.3 20#钢断裂准则的选取及临界破坏值的确定18-22
• 3.1.4 有限元建模及基本工艺参数设置22-24
• 3.2 工艺过程模拟及分析24-31
• 3.2.1 成形过程及成形表面损伤24-26
• 3.2.2 金属流动和剪切滑移分析26-29
• 3.2.3 变形过程中的平均应力分布及变化规律29-31
• 3.3 小结31-33
• 4 工艺参数对精整力、应力状态和成形质量的影响33-45
• 4.1 凸模圆角半径和精整余量对精整力的影响33-35
• 4.1.1 凸模圆角半径对精整力的影响33-34
• 4.1.2 精整余量对精整力的影响34-35
• 4.2 凸模圆角半径对应力状态和成形质量的影响35-40
• 4.2.1 凸模圆角半径对核心变形区应力状态的影响35-37
• 4.2.2 凸模圆角半径对成形质量的影响37-40
• 4.3 精整余量对应力状态和成形质量的影响40-43
• 4.3.1 精整余量对核心变形区应力状态的影响40-42
• 4.3.2 精整余量对成形质量的影响规律42-43
• 4.4 板厚与成形质量的关系43
• 4.5 小结43-45
• 5 基于物理实验的切挤复合精整工艺参数研究45-60
• 5.1 工艺方案及实验模具45-47
• 5.1.1 实验材料和工艺方案45-46
• 5.1.2 实验模具46-47
• 5.2 废料切屑形态及成形面分析47-50
• 5.2.1 切屑形态47-48
• 5.2.2 撕裂面形成原因分析48-49
• 5.2.3 两种不同全光亮带的形成原因分析49-50
• 5.3 成形规律研究50-58
• 5.3.1 凸模圆角半径对成形面光亮带比例的影响50-51
• 5.3.2 精整余量对成形面光亮带比例的影响51
• 5.3.3 不同厚度材料达到全光亮带成形的工艺参数条件研究51-58
• 5.4 小结58-60
• 6 调角器齿板零件的工艺参数优化和物理实验60-65
• 6.1 前言60
• 6.2 有限元模型的建立及初步模拟分析60-62
• 6.3 工艺参数模拟优化62-63
• 6.4 物理实验63-64
• 6.5 小结64-65
• 7 总结与展望65-68
• 全文总结65-66
• 展望66-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-72
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果72-73

【参考文献】

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  本文关键词：局部精密轮廓的切挤复合精整成形机理研究及参数优化，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：275900