旋压成形技术数值模拟方法的应用现状与发展趋势.pdf

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1、2011年第1期现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)综述旋压成形技术数值模拟方法的应用现状与发展趋势杨洁1，马世成2，吴伏家1’2(1中北大学机电工程学院，太原030054；2航天特种材料及工艺技术研究所，北京100074)摘要：总结了数值模拟技术在旋压技术中的应用，从研究对象所涉及的领域、品种、材料、几何形体、应力场、工艺及研究工具等角度概括数值模拟技术的进展状况，回顾各研究所取得的成果，并就数值模拟分析及工艺设计智能化进行阐述，对今后的研究和发展趋势进行展望。关键词：旋压技术；数值模拟；有限元分析；智能化中图

2、分类号：TG306文献标志码：A文章编号：167l_3133(2011)ol珈130一_05StatusofapplianceandtrendsofnumericalsimulationinsplnmngtechmqueYANGJeil，MAShi—chen92，WUFu-jial’2(1SchoolofMechatronicEngineering，NorthUniversityofChina，Taiyuan030054，China；2AerospaceResearchInstituteofSpecialMaterialandProcessingTe

3、chnology，Beijing100074，China)Abstract：Theappliancesofnumericalsimulationtechnologyinspinningtechniquearesummarized，theprogressofnumericalsimulationtechnologydevelopedin81tfeas，assortment，materials，geometricalfeature，stressfield，processofresearchobjectsandresearchtoolsisgenerali

4、zed，thereviewofthoseresearchbriefsismade，intelligentizednumericalsimulationanalysisandprocessplanningareexpounded，andaprospecttothetrendofdevelopingspinningtechniqueisdrowned．Keywords：spinningtechnique；numericalsimulation；finiteelementanalysis；intelligentized0引言在实际生产中，由于旋压工件的几何

5、形体不断趋于复杂，成形质量的要求不断提高，通过试制而获得成形工艺参数的方法难以满足高质量旋压产品以及现代化生产的需要。随着计算机技术的进步，采用有限元分析软件对旋压成形工艺进行数值模拟的方法进一步推动了旋压技术的发展。通过有限元软件对成形过程的模拟，可以得到工件的应力、应变分布规律，从中分析出裂纹、隆起等实际生产中存在问题的发生机理，预测旋压工艺参数设定对成形质量的影响，为生产实践及工艺参数的优化提供了理论指导¨引。近年来，采用有限元数值模拟法对旋压成形过程的研究El益增多，研究成果不断累积，这些为工程技术人员提供了丰富的技术手段和宝贵的经验参考。本

6、文通过综合大量关于旋压技术数值模拟方面的文献，对多种几何形体的旋压件成形模拟过程及结130论进行综合归纳和分折总结，对各种应用于旋压成形领域的有限元分析软件进行探讨，并对旋压数值分析智能化进行展望。1旋压成形数值模拟技术的应用状况1．1研究对象的扩展旋压工艺是一种连续的局部逐点变形的塑性加工工艺，可生产出高强度、力学性能优良的精密复杂零件，是制造薄壁空心回转体常用的最有效的方法之一【3】。近些年来，在对旋压成形数值模拟技术进行研究的过程中，其研究对象所涵盖的领域在不断扩大，工件种类也在不断地增多，几何形体趋于复杂，研究所涉及到的材料种类也在不断地丰富

7、，而且随着旋压工艺的发展，尤其是热旋方法的应用，旋压成形数值模拟也随之从单一应力场向热一机耦合场的方向发展。1．1．1领域及品种旋压数值模拟技术除应用于常见的变厚锥形件、杨洁，等：旋压成形技术数值模拟方法的应用现状与发展趋势2011年第1期各种1：1径弹体、火箭弹燃烧室、回转加速器转筒、电动机屏蔽套管和密封圈等军品领域外，还扩展到民用领域，如汽车轮毂、齿轮和封头等产品成形过程的研究中，被视为一种节约成本的手段。文献[4]对铝合金汽车轮毂进行数值模拟。文献[5]对钢制汽车轮毂旋压成形数值模拟技术进行研究，轮毂旋压模型如图1所示。对于钢制汽车轮毂，由于要

8、求变形前后厚度不变，因此采用拉深旋压变形方式。为提高零件的表面质量和成形极限，可以采取多道次旋压的形式进行成