曲母线形件复合旋压成形的数值模拟及工艺分析

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1、摘要曲母线变壁厚筒形件旋压成形工艺是在普通筒形件旋压成形工艺的基础上发展起来的一种复合工艺。为了得到曲母线筒形件的旋压成形特点和变形规律，本文对不锈钢u型密封圈的成形进行了分析研究。针对u型密封圈的形状特点提出了两种工艺方案，分析了采用旋压工艺方案的可行性，并对其进行了比较，对密封圈的旋压成形过程进行了有限元数值分析，为进行必要的生产实验和实际产品的生产提供了依据。根据实际工件的尺寸及成形情况建立了不锈钢u型密封圈旋压时的数学模型，并对边界、接触、摩擦等条件进行分析，确定了旋轮的运动轨迹。应用ANSYs／LS．DYNA软件对其成形过程进

2、行了三维有限元数值模拟，得出了成形过程中变形区应力、应变的分布规律，分析了旋压成形时的金属流动规律和变形机理，并分析了不同旋轮进给速度、不同壁厚坯料和不同旋轮直径等工艺参数下密封圈的成形情况和应力、应变及旋压力的变化规律。最后，根据模拟结果分析了密封圈在旋压成形过程中出现的缺陷及原因。模拟结果表明，曲母线变壁厚筒形件用旋压的方法成形是可行的，有限元数值模拟能够为旋压生产提供重要的参考依据。关键词ANSYS／LS．DYNA；曲母线；旋压力；数值模拟；U型密封圈燕山大学工学硕士学位论文AbstractCurvilineargeneratri

3、xspinningofcylindersisatechniquesthatisbasedontubespinning．Inthispaper,aimingatU-shapegland，withtheanalysisofdeformingfeaturesandruleofdeformingforcurvilineargenera灯ixspinningofcylinders，finiteelementtheoryisappliedtoprocessofdeformation,whichprovideexperimentalanalysisa

4、ndmanufactureofrealisticproductforcomplexspinningofcylinderswithnecessaryreference．Takingboundarycondition,contact，frictionandspatialtrajectoryintoaccountcomplexspinningofcylindersaccordingtothedimensionanddeformationwithrealisticwork-piece．ANSYSsoRwareisappliedto3Dnumer

5、icalsimulationofU—shapegland．Thestressandstraindistributionsonshapingareobtffmed．andtheplasticflowlawandticformationmechanismofthemetalwithrespecttoU-shapeglanddeformationwereanalyzed．FigurationofU—shapegland，ruleofvarietyofstress，strainandspinningforcewithratioofthinnin

6、gandfeeding，thethickofthework-pieceandthediameteroftherollerwereanalyzed．Intheend，associatewithexperiment，allkindsofvicesofU—shapeglanddeformingwereanalysisaswellashowtobe．FromtheresuRwecanseethatitisfeasibletoshapeuptheUglandwiththeprocessmethodofspinning．Themethodofnum

7、ericalsimulationcallprovideimportantconsulttofactualproduction．KeywordsANSYS／LS—DYNA；curvilineargeneratrixcylinders；forceofspinning；numericalanalysis；U-shapeglandⅡ第1章绪论1．1旋压概述及课题背景旋压是利用旋压工具对旋转坯料施加压力，使之产生连续的局部塑性变形而成形为所需空心回转零件的塑性加工方法，是制造薄壁回转体零件常用的一种工艺方法。同其它加工方法相比，旋压件适用于多品种

8、、小批量的场合，具有所需设备吨位小、投资少、综合性能好、材料利用率高等优点。目前，不论在工艺研究、设备设计与制造，还是理论研究和应用等方面都有很大的发展11】。通常旋压可分为两大类，即普通旋压和强力旋压。普