筒形件强力旋压工艺模拟及实验研究

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1、第2卷第5期精密成形工程2010年9月JOURNAL0FNETSHAPEF0RMINGENGINEERING筒形件强力旋压工艺模拟及实验研究郭福林，李萍，钱陈豪，张宾宾(合肥工业大学材料科学与工程学院，合肥230009)摘要：采用有限元与工艺实验相结合的方法，对筒形件强力旋压工艺进行了研究。对于旋压加工工艺，利用有限元模拟软件建立三维弹塑性模型并进行数值模拟，然后在此基础上分析进给比、减薄率2个工艺参数对筒形件强力旋压成形过程的影响规律。根据数值模拟结果，设计并制造了工装与模具，同时进行了工艺试验，成功试制了壁厚减薄效果良好的筒形件强力旋压样件。关键词：筒形件；强力旋压；数

2、值模拟；工艺参数中图分类号：TG376．3文献标识码：A文章编号：1674—6457(2010)05一O013一O4SimulationandExperimentResearchonthePowerSpinningProcessforCylindricalPartsGUOFu—lin，LJPing，QIANChen～hao，ZHANGBin—bin(SchoolofMaterialScienceandEngineering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China)Abstract：Thepowerspinningproce

3、ssforcylindricalpartswasstudiedbythecombinedmethodofexperimentalprocessandfiniteelement．ByusingFEM，three—dimensionalelasticplasticmodelwasestablishedandnumericalsimulationforthespinningprocesswascarriedout，thentheinfluenceoffeedrateandthicknessreductiononthepowerspinningprocesswasana～lysed

4、．AccordingtOtheresultsofnumericalsimulation，deviceandmouldweredesignedandmanufactured，theprocesslestwasconducted．Finally，thepowerspinningsamplewithgoodthicknessreductioneffectwassuccessfullyobtained．Keywords：cylindricalpart；powerspinning；numericalsimulation；technologicalparameter旋压是利用工具连续依

5、次对工件的局部施加压拟，观察金属变形的结果，分析不同工艺参数对成形力使之逐渐成形的塑性成形工艺，具有柔性好，成本的影响，同时调整不同的工艺参数，获得优化的工艺低廉等优点，适合多种金属材料的加工方法。中国方案，以达到提高产品质量，缩短生产周期和为实际虽然是旋压技术的发源地，但直到2O世纪60年代生产提供指导的目的。才开始开展有关旋压技术的研究工作，而强力旋压过程的控制长期以来一直依赖于经验值，致使实际1成形工艺分析与有限元建模生产中无法准确预测加工后零件的成形质量。为了获得合理的加工工艺需要多次反复试验，这造成很在用反旋法进行强力旋压时，将筒形件套在大人力、物力和财力的浪费。

6、通过使用有限元模拟芯模上，在尾顶的紧压下，它将随芯模一起旋转，而软件对筒形件强力旋压的弹塑性有限元模型进行模旋轮在径向进给一定的压下量的同时沿芯模轴向进收稿日期：2O1O-05—22基金项目：合肥工业大学大学生创新性实验计划项目(2009CXSY095)作者简介：郭福林(1987一)，男，江西赣州人，本科生，主要研究方向为精密塑性成形工艺及仿真。精密成形工程2010年9月给，其运动轨迹是一条螺旋线。毛坯内径为(b120mm，壁厚为10mln，材料为2筒形件强力旋压的模拟结果2O号钢，其弹性模量取210MPa，泊松比0．3。旋轮直径为100mm，圆弧半径为lOmIn，转速为在

7、加工模拟过程中，旋轮沿毛坯周向旋转，并按3r／s，工作角为20。，推出角为30。。芯模直径取120照给定的进给速度运动，采用网格自适应技术和质mm。为了建模方便，在建立有限元模型时，可将旋量放大技术，形成了一个比较光顺，材料流动平稳，轮和芯模视为刚性体，采用芯模保持不动的方式，使网格变形均匀的螺旋加工面，这与理论分析保持一旋轮相对于毛坯旋转，同时沿轴向做进给运动，以实致。几个典型时刻毛坯的应力分布如图2所示，对现毛坯和旋轮的相对运动[2]。建立的模型如图l所应的应变分布如图3所示。示。模型经离散化后，毛坯划分的单元