薄壁铝合金封头挡板辅助旋压成形新工艺研究

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1、上海交通大学硕士学位论文薄壁铝合金封头挡板辅助旋压成形新工艺研究硕士研究生：史敏学号：1120209377导师：赵亦希副教授申请学位：工程硕士学科：车辆工程所在单位：机械与动力工程学院答辩日期：2015年2月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterinEngineeringSTUDYONBAFFLE-ASSISTANTNEWSPINNINGPROCESSFORTHIN-WALLEDALUMINUMALLOYVESSELHEADCandi

2、date：ShiMinStudentID:1120209377Supervisor：A.Prof.YixiZhaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：VehcleEngineeringAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefence：February,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity上海交通大学硕士学位论文薄壁铝合金封头挡板辅助旋压成形新工

3、艺研究摘要旋压是板料连续局部塑性成形方法，具有高质、高效、节能、节材等优点。但成形过程复杂，属于大应变、非线性变形问题，容易出现起皱和开裂问题。薄壁铝合金封头整体刚度较低，旋压过程中更容易产生法兰起皱缺陷，其成形性难以控制。因此如何改进薄壁铝合金封头的旋压工艺，提高成形质量成为研究热点。本文设计了不同径厚比的封头特征零件，研究了封头旋压有限元建模方法，建立了成形质量评价体系，提出了薄壁铝合金封头挡板辅助旋压成形新工艺，对比研究了不同径厚比条件下新工艺的优势，并讨论了尺寸及主要工艺参数对成形质量的影响。本文的主要工作内容包括以下四点：(1)基于ABAQUS/E

4、xplicit平台，研究了薄壁铝合金封头旋压有限元建模方法，建立了包含壁厚均匀性和贴膜度的成形质量评价体系；(2)针对传统旋压工艺繁琐、壁厚不均的问题，提出了薄壁铝合金封头挡板辅助旋压成形新工艺，通过在法兰前方设置一刚性挡板，第I页摘要提高法兰支承刚度，可实现特征薄壁封头一道次普旋成形；(3)在此基础上，对挡板辅助旋压和预弯边的先剪后普多道次旋压两种工艺进行了对比研究，发现新工艺得到的构件壁厚均匀性明显优于传统工艺，贴膜度也较传统工艺好。随着径厚比的增大，薄壁结构的弱刚性特征突出，传统工艺需要增加道次数目来克服起皱，但新工艺仍然能够一道次普旋成形，且径厚比越

5、大，新工艺对壁厚均匀性的改善作用越显著；(4)研究了新工艺条件下尺寸参数（板料直径）及主要工艺参数（进给率、旋轮圆角半径和旋轮安装角）对封头成形质量的影响规律，通过合理的参数优化配置，可以在提高壁厚均匀性的同时改善构件贴膜情况，实现零件的优质高效成形；关键词：薄壁铝合金封头，数值模拟，挡板辅助旋压，成形质量，径厚比第II页上海交通大学硕士学位论文STUDYONBAFFLE-ASSISTANTNEWSPINNINGPROCESSFORTHIN-WALLEDALUMINUMALLOYVESSELHEADABSTRACTSpinningbelongstosucce

6、ssivepartialplasticsheetformingmethods,withhigh-quality,highefficiency,energyconservationandmaterialsaving.Butspinningformingprocessisverycomplexwiththecharacteristicoflargestrainandnonlineardeformationandmaybringwrinklingandcrackingdefects.Thin-walledaluminumalloyvesselheadhaslowe

7、roverallstiffness,thefalngewrinklingismorelikelytohappenduringspinningprocess.Theformabilityandformingaccuracyismoredifficulttocontrol.Therefore,howtomodifyspinningmethodandimproveformingqualityhasbeenaresearchhotspot.Inthispaperspecialvesselheadswithdifferentdiametertothicknessrat

8、ioweredesigned.A3Delastic-