多道次拉旋及皮带轮旋压成形工艺的有限元模拟研究

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1、多道次拉旋及皮带轮旋压成形工艺的有限元模拟研究摘要旋压成形可旋制整体无缝空心回转体零件，具有变形条件好、产品性能优、尺寸公差小、材料利用率高、产品类别广泛等优点，广泛应用于兵器、航空、航天、民用等金属精密加工技术领域。本文结合实际生产过程中遇到的问题，以多道次拉旋成形筒形件(卧机产品)和旋压皮带轮(立机产品)两大系列产品为研究对象，基于有限元模拟技术，实现了产品工艺的改进和工艺参数的优化，有效地提高了产品质量。多道次拉旋成形工艺应用广泛且比较成熟，但在产品调试过程中经常出现起皱和拉裂等缺陷。实际生产中主要依靠技术人员的经验不断试旋，调整工艺参数来保证产品质量。

2、本文首先采用ANSYS／LS．DYNA软件建立了能实现毛坯自转符合实际生产的多道次拉旋有限元模型，并对模拟结果进行了试验验证：再结合正交试验、神经网络和遗传算法以壁厚减薄率为目标，对工艺参数进行优化；最后利用优化结果进行模拟，壁厚减薄率明显下降，得到了满意的效果。研究表明较大的进给速度、较小的入旋角、合理的旋轮直径和圆角半径有利于降低壁厚减薄率，保持工件壁厚的均匀性。多楔轮是目前生产中较难成形的一种旋压皮带轮，本文运用体积不变原理和刚性平移理论提出一种新的工艺方案。该方案采用旋压翻边取代拉深，实现了多楔轮侧壁的单独增厚；设计了基于刚性平移的新预旋轮，使最难成形

3、的齿顶在预成形阶段先成形好，终成形阶段仅作刚性平移，在保证产品精度的同时，减小了成形阶段的载荷，延长了成形轮使用寿命。为验证新工艺的可行性，分别对多楔轮旋压成形两种工艺进行有限元模拟，提取应力应变场、速度场、行程与载荷曲线等模拟结果进行对比，进一步证明了新工艺的优点。分析了工艺参数对多楔轮旋压成形的影响，为生产调试提供参考。研究表明，采用多楔轮成形新工艺在改善产品质量的同时，还降低了生产成本，提高了生产效率。关键词：有限元模拟多道次拉旋工艺参数t旋压皮带轮刚性平移FiniteElementSimulationofProcessforMulti—·CycleSp

4、inningandPulleySpinningAbstractSpinningeasilymanufacturestheproductofwholeseamlesshollowrotarybody．Ithasmanyadvantages，includinggooddeformationconditions，excellentproductperformance，precisedimensionaltolerances，highmaterialutilizationratio，greatproductcategoriesandSOon．Ithasbeenwide

5、lyapplicationinweapons，aviation，astronavigation，eivilandothermetalprecisionformingtechnologydepartments．Thispapercombinedwiththeactualproductionprocessproblems．Multi。cyclespinningtube(horizontalmachineproducts)andspinningpulley(verticalmachineproducts)areregardedastheresearchobject．

6、BasedontheFEMsimulationtechnologytomodificationproductprocesses，optimizeprocessparametersandeffectivelyimprovetheproductquality．Multi-cyclespinningprocesshasbeenwidelyusedandrelativelymaturetechnology，butsomedefectssuchaswrinklingandcrackingoftenappearintheproductionprocess．Producti

7、onmainlyrelyontheexperienceoftechnicalpersonnelcontinuetosetup，adjustprocessparameterstoensureproductquality．Firstofall，usingANSYS／LS．DYNAsoftwareestablishedthemulti．cyclespinningFEMmodel，whichachievebilletrotationmoreinlinewiththeactualproduction，andverifiedsimulationresultsthrough

8、testing．Then．thewal