基于数值模拟的无芯模旋压收口工艺
基于Simufact筒形件强力旋压与变薄拉深成形质量研究
基于Simufact筒形件强力旋压与变薄拉深成形质量研究提纲：第一章：绪论1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状及发展趋势1.3 研究内容和目标第二章：数值模拟方法2.1 Simufact软件简介2.2 建模方法和网格生成2.3 材料模型和本构关系2.4计算边界条件和仿真设置第三章：强力旋压的模拟分析3.1 强力旋压的工艺流程和特点3.2 模拟分析处理流程和结果分析3.3 影响强力旋压成形质量的因素分析第四章：变薄拉深成形的模拟分析4.1 变薄拉深成形的工艺流程和特点4.2 模拟分析处理流程和结果分析4.3 影响变薄拉深成形质量的因素分析第五章：成形质量优化方法研究5.1 不同优化方法比较分析5.2 强力旋压和变薄拉深成形优化结果的比较5.3 成形质量的实验验证与分析第六章：结论和展望6.1 研究总结和成果6.2 存在问题和未来研究方向6.3 创新点和应用前景参考文献第一章：绪论1.1 研究背景和意义随着现代制造业的发展，金属成形技术在各个行业中得到了广泛应用，并成为了先进制造业发展的关键技术之一。
其中，强力旋压和变薄拉深成形技术是金属成形技术中的重要工艺之一，广泛应用于航空、汽车、船舶、石油、天然气等行业中。
这两种成形工艺的特点是成形过程中材料的大变形和极端应力状态。
由于这些工艺具有多变因素的影响，一旦出现问题则会导致产品失效。
因此，深入研究金属成形工艺中的强力旋压和变薄拉深成形技术及其影响因素，对于提高成形质量和生产效率具有重要意义。
1.2 国内外研究现状及发展趋势国内外学者对强力旋压和变薄拉深成形工艺的研究已经取得了不少进展。
国外学者在工艺参数、材料、凸轮设计、温度等方面进行了广泛的研究，取得了很多有意义的成果。
在国内，许多学者在强力旋压和拉深成形方面也进行了大量的实验和仿真研究，取得了不少进展。
但是，国内外对于金属成形工艺中的强力旋压和变薄拉深成形技术及其影响因素研究还有待于深入开展。
simufact旋压工艺仿真解决方案
Simufact.forming旋压及热处理工艺仿真优化整体解决方案西模发特信息科技（上海）有限公司2013年9月15日目录一、旋压及热处理工艺仿真软件购买的必要性 (3)二、旋压及热处理工艺仿真软件的组成部分和技术要求 (4)2.1、旋压及热处理工艺仿真软件的主要组成部分 (4)2.2、旋压及热处理工艺仿真软件的主要技术要求 (4)三、Simufact旋压及热处理工艺设计仿真优化整体解决方案 (7)3.1 德国SIMUFACT公司介绍 (7)3.2 Simufact.forming旋压及热处理工艺仿真软件介绍 (7)3.3 simufact.froming软件工作原理 (9)3.4 simufact.forming旋压案例分析 (9)3.5 simufact.forming其他国内客户成功案例 (12)3.6 simufact.forming热处理案例分析 (16)3.7 simufact.forming软件推荐配置 (19)3.8 simufact.forming硬件参考配置 (20)3.9 simufact.forming其他功能介绍 (21)3.10 simufact.forming售后服务能力介绍 (21)四、结论 (22)一、旋压及热处理工艺仿真软件购买的必要性航天行业许多重要的零部件都通过旋压及热处理加工生产出来，旋压工艺主要包括强力旋压和普通旋压。
影响旋压成形零件的工装设计参数和工艺参数众多。
主要有如下几类：（1）工装设计参数主要有：咬入角、卸荷角、旋轮半径、圆角半径、间隙等（2）工艺参数主要有：芯轴转速、进给比、压下率、温度、润滑等以上这些参数均会对旋压零件产生影响，如果工装设计或者工艺参数匹配不合理，将会导致产品出现缺陷，造成人力和物力资源的浪费。
过去对于零件的热处理工艺一直是一个难题，只能通过反复试验摸索加以解决。
随着计算机技术及有限元仿真软件技术的发展，通过先进的计算机模拟技术，我们能得到实际试验看不到的很多内容及参数。
基于Abaqus软件二次开发技术筒形件旋压过程研究
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－３９４０．２００９．０６．０３４
中图分类号：ＴＧ １４６．４５
文献标识码：Ａ
文章编号：１０００－３９４０（２００９）０６－０１２９－０４
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｏｆ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｐａｒｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｅｃｏｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ａｂａｑｕｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ
以Ａｂａｑｕｓ／ｐｌｕｇ－ｉｎｓ为接口，在Ａｂａｑｕｓ软件工
万方数据
几何模块得到参数信 息，生成芯模板料旋轮
蘸 颦鹫燃ｌ◇．际 装，生成装配模犁Ｉ＜否＞—．１空操作
加载模块识别几何 实时反馈模块读入计算结果
元素。生成边界条件
根据判定条件足否改变ຫໍສະໝຸດ ●旋轮运动幅值曲线？
笑莲
参５
数。
接触模块识别接触 面，定义接触对及
本文采用第３和第４方法，通过Ａｂａｑｕｓ／ｐｌｕｇ－ ｉｎｓ接口对Ｔｉ一５０Ａ筒形件多道次旋压成形的数值 模拟计算模型的自动生成技术进行了研究。应用内 置于Ａｂａｑｕｓ软件的旋压ＧＵＩ窗口控制，实现了筒 形件／锥形件旋压成形过程模拟的多种参数设置。主 要可以实现诸如旋轮种类的选择，不同尺寸筒形件， 锥形件的单道次多道次２Ｄ／３Ｄ旋压成形过程的模拟 计算和后处理过程。 １．１ 程序流程图及简形件旋压示例
成这个问题。通过有限元模型的参数化设计，确定了这些参数的编程方式及其有限元模拟分析的应用程序。以Ｔｉ一
５０Ａ筒形件为算例，实现了多道次旋压成形的有限元模型参数化。包括建模、确定材料参数、截面属性、加载条
件、确定接触、计算及其后处理直至生成完整的数据报表。
关键词：Ａｂａｑｕｓ；旋压；二次开发；Ｐｙｔｈｏｎ语言；筒形件；有限元
超长圆锥管无芯模旋拉过程的三维数值模拟
超长圆锥管无芯模旋拉过程的三维数值模拟
陈一鸣;周漪清
【期刊名称】《锻压技术》
【年(卷),期】2005(30)5
【摘要】在研究旋压和拉拔工艺的基础上,针对难加工的超长圆锥管,结合这两种工艺的各自优点,提出了一种新的冷加工工艺———旋拉工艺,并设计出旋拉联合成形设备。
本文基于弹塑性有限元理论,利用大型有限元分析软件ANSYS,建立了旋拉过程的有限元模型,数值模拟结果表明:在旋压和拉拔共同作用下圆管沿径向缩小,轴向应力最大,变形明显且沿轴向伸长。
【总页数】4页(P39-42)
【关键词】超长圆锥管;无芯模;旋拉;数值模拟
【作者】陈一鸣;周漪清
【作者单位】广东省江门广播电视大学;华南理工大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG306
【相关文献】
1.基于数值模拟的无芯模旋压收口工艺 [J], 夏琴香;陈家华;梁佰祥;张世俊;阮锋
2.薄壁铜管无芯模钢球旋压缩径实验与有限元模拟 [J], 何挺;李勇;何成彬;曾志新;陈创新
3.金属无芯模的热旋压数值模拟研究 [J], 刘光军;蔡立柱
4.无芯模缩径旋压力的有限元数值模拟及试验研究 [J], 程秀全;陈家华;夏琴香;张世俊
5.芯轴旋弯式JCOE成形过程数值模拟试验 [J], 黄克坚;刘京雷;冯钊棠;苏章卓;宋胜军;黎剑峰
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关注大学生培养质量和大学老师的身心健康——论“以人为本”
压 力容 器 ． ２ ０ ０ ４ ， ２ １ （ ５ ） ， ４ １ ～４ ４ ． 生存” ，在养活 自己的同时，还要养活未成 造 与应 用． ［ ８ ］ 陈家华等 ． 数值模拟 方法在旋压技术中 年的儿女和年迈的父母 ， 在劳动的同时， 得 的应用． 机 电工程技术． ２ ｏ ０ ５ ， ５ ４ （ ２ ） ， Ｉ １ ～Ｉ ２ ． 到法定的报酬， 这也是人性的体现。 希望各 ｌ ［ ９ Ｊ 夏琴 香等 ． 基于数值模拟的无芯模旋压 大高校的领导能够想办法为中青年教师们 华 南理工 大 学 学报 ． ２ ０ ０ ６ ， ５ ４ ＜ ２ ） ， 提高待遇 ， 让他们足以养家糊１ ３， 解除大家 收 口工 艺 ．
维普资讯
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年 轻 的 工 作 住 线 的 老 师相 继 离 开 人 世 ， 他们 中 ，最 大 的 ４ ９岁 ，最 小 的仅 有 ３ ６岁 ， 而 他 们 从 发现 得 病 到 离开 人 世 的 时 问 均未 超过 ３ 个月。 他 们 过 地 、突然 地 告 别 了他 们 的 妻 子 ／丈 夫 、年 幼 的 儿女 和 年 迈 的 父 母双亲， 留给 亲人 的痛 苦 难 以言 表 ， 同时 也 给学校的发展带来 了巨大的人 力资源的缺 失。
要尊重教职工的劳动 ，教职工超额完成的 工作任务 ，应 依据 “ 中华人 民共和国劳动
法 的规定 ， 支付职工应得的酬劳 。 人非草 木， 孰能无情？人要 “ 求发展” ， 首先要 “ 求
形 工 艺． 新 技术 新工 艺 ． ２ ０ ０ ０ ， （ ４ ） ， ２ １ －２ ５ ． ［ ６ ］ 徐恒秋等． 旋压设备及工艺技 术的应用 与发展 ． 新技术新工艺． ２ ０ ０ ７ ， （ ２ ） ， ６ ～８ ．
薄壁筒收口旋压过程的数值模拟
薄壁筒收口旋压过程的数值模拟
高西成;康达昌;孟晓峰
【期刊名称】《塑性工程学报》
【年(卷),期】1999(6)4
【摘要】本文采用动态显式有限元程序LS-DYNA 3D对薄壁筒收口旋压变形进行数值模拟, 分析了毛坯的纬向应变、经向应变及壁厚的分布和变化过程, 从而首次建立起对收口旋压变形过程的整体认识。
【总页数】4页(P54-57)
【关键词】旋压;收口;薄壁筒;数值模拟;金属成形
【作者】高西成;康达昌;孟晓峰
【作者单位】哈尔滨工业大学
【正文语种】中文
【中图分类】TG111.7;TG301
【相关文献】
1.大直径30CrMnSiA筒形件对轮旋压成形过程的数值模拟 [J], 孙于晴;韩冬;杨延涛;赵升吨
2.蓄能器壳体翻板旋压收口工艺数值模拟 [J], 贾军军;尹管彬;杨刚;范俊明
3.气瓶多道次热旋压收口成形工艺的数值模拟研究 [J], 吴松林;李德强;邵飞;邓春锋
4.基于DEFORM-3D的铝合金筒形件旋压成形过程数值模拟 [J], 刘陶;龙思远
5.无缝气瓶热旋压收口成形工艺数值模拟研究 [J], 邵飞;任方杰;常磊;张永峰
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偏心件旋压成形数值模拟网格自适应技术的研究
・轻合金及其加工・偏心件旋压成形数值模拟网格自适应技术的研究①冯万林②,夏琴香,李小龙(华南理工大学机械工程学院,广东广州510640)摘要:为提高旋压成形数值模拟的计算效率和精度,对偏心管件缩径旋压成形数值模拟网格自适应技术进行了研究。
通过有限元数值模拟软件MARC建立了偏心件三旋轮缩径旋压成形的有限元模型;基于MARC软件的UADAPBOX接口,采用箱盒准则,利用二次开发所获得的子程序来控制箱盒区域的运动,实现了成形模拟过程中的网格加密以及加密网格完全可逆等关键技术;对比了采用与未采用自适应技术的等效应变、外层网格扭转、轴向伸长量以及计算效率的变化。
结果表明:采用自适应完全可逆技术可以在保证计算精度的前提下,大大缩短了计算时间,提高计算效率近3倍。
关键词:缩径旋压;偏心件;数值模拟;网格自适应;箱盒准则;中图分类号:TP273+.2 文献标识码:A 文章编号:100221752(2007)1026725A study of adaptive mesh techniquein numerical simulation of off set tube neck-spinningFEN G Wan-Lin,XIA Qin-Xiang,L I Xiao-long(College of Mechanical Engi neeri ng,South Chi na U niversity of Technology,Guangz hou510640,Chi na) Abstract:The adaptive mesh technique in numerical simulation of offset tube neck-spinning is studied to improve the computation efficiency and accu2 racy of the numerical simulation.A finite element model to simulate three-roller neck-spinning process is established by the finite element software, MARC;the key techniques during the simulation,such as mesh subdivision and complete reversibility of the subdivided mesh are developed by UADAPBOX interface and box criterion,where the movement of the box is controlled by the secondary developed subroutine.The equivalent strains, mesh torsions of the outer layer,axial elongations and computation efficiency using adaptive technique are compared with the ones not using adaptive technique.The results show that the computation time decreases greatly and the computation efficiency increases nearly3times on condition of the same computation accuracy when using adaptive mesh technique with complete reversibility.K eyw ords:Neck-spinning;Offset tube;Numerical simulation;Adaptive mesh;Node within box criterion 旋压是一种应用广泛的金属塑性成形工艺,具有成形范围广、加工精度高、经济性好、加工设备及材料利用率高等特点〔1〕。
基于ABAQUS的弹体旋压成形有限元数值模拟
ＺＨ Ａ ０ ｎ ｌ ｎ Ｔｅ ｇ— ｕ
（ Ｃｈｉ ｉｂｏ ｎ ｉｓｌ ｃ ｄ ｍ ｙ，Ｌｕｏ ｎｇ ４ ０ ｎａ Ａ ｒ ｒ ｅ Ｍ ｓ ｉｅ Ａ ａ ｅ ｙａ ７１ ０９，Ｃｈ ｎ ｉ ａ）
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｏ ｓ ｖ ｈ ｆｉｕ ｔ ｈｅｔ ｃ ｉａ ｒ ｅ ｅ ｓ ｓ ｌ ｃ ｉｎ ｉ ｐ ｎ ｎｇ ｐｒ ｃ ｓ ｆｇｕｄｅ ｉ ｓｌ ｄｙ，ａ ３ ｅａ ｏｌｅ ｔ ｅ ｄｉｆｃ ｌｙ ｏｆｔ ｅ ｈｎ ｃ ｌｐａ ａｍ ｔ ｒ ｅ ｅ ｔｏ ｎ ｓ ｉ ｎｉ ｏ ｅ ｓｏ ｉ ｄ ｍ ｓ ｉｅｂｏ Ｄ ｌｓ ｔｃ ｐ ａ ｔｃｆｎｉｅ ｅｅ ｅ ｏｄ ｌｉ ｏ ｔ ｕ ｔ ｄ ｆ ｒ ｔ ｕｉ ｄ ｍ ｉｓｌ ｄｙ ｓ ｎｎ ｎ ｏｃ ｓ ａ ｅ ｎ ｔ ｌｓ ｉ ａ ｔｃｆｎｉｅ ｅｅ ｉ— ｌ ｓ ｉ ｉ ｔ ｌｍ ｎｔｍ ｅ ｓｃ ｎｓ ｒ ｃ ｅ ｏ ｈｅ ｇ ｄｅ ｓ ｉｅｂｏ ｐｉ ｉ ｇ ｐｒ ｅ ｓ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈｅｅａ ｔｃ ｐｌｓ ｉ ｉ ｔ ｌ ｍ ｅ ｔｔ ｏ ｙ， ｔ ｅ ｍ ｅｔｌｆｏｗ ｎ ｔ ｅ ｉｅ ｔｏ ｎ ｈｅ ｒ ｈ ａ ｌ ｉ ｈｒ ｅ ｄ ｒ ｃ ｉｎｓ （ ａ ｅ ｉｌ ｒ ｄｉｌａ ｉ１ ａ ｔ ｅ ｆｉｔｏ ｆｅ ｔａ ｅ ｃ ｓｄｅ ｅ ｎ ｒ ｌｙ ｔ ｎｇ ｎｔａ ， ａ ａ ｎｄ ａｘａ ） ｎｄ ｈ ｒｃ ｉ ｎ ｅ ｆ ｃ ｒ ｏｎ ｉ ｒ ｄ ｇｅ ｅ ａｌ Ｗ ｉｈ ｔ ｏ １ ｈｅ ｅｆ ｃ ｆｖ ｒｏ ｅ ｈｎｉａ ａ ａ ｅ ｅ ｓ（ ｎ ｌ ｄｉ ｈｅｆｌｅ ａ ｉ ｓｏｆｔ ｅ ｒ ｌ ｒ ｈｅｆ ｅ ｌｃｔ ｔ ｈｅ ｍ ｄｅ ．ｔ ｆｅ ｔｏ ａ ｉｕｓｔ ｃ ｃ ｌｐ ｒ ｍ ｔ ｒ ｉ ｃ ｕ ｎｇ ｔ ｉｌ ｔｒ ｄ ｕ ｈ ｏｌｅ ，ｔ ｅ ｄ ｖｅｏ ｉｙ，ｔ ｃ ｅ ｈｅｄｅ ｒ ｍ ｅ ｔｏ ｈ ｈｉｋｎ ｓ ｅ ｒ ｃ ｄ ｅ ｏ ｈｅｆ ｍ ｉ ｅ ｕ ｔ ｅ ｓ ｕ ｅ ｎ ｆｔ ｅ ｔ ｃ ｅ ｓ ｐ ｒ ｐ ｏ ｅ ｕｒ ） ｎ ｔ ｏｒ ｎｇ ｒ ｓ ｌｓａｒ ｔ ｄｉｄ． Ｋｅ ｒ ｓ ｓ ｉ ｎｇ； ｄｅ ｉｓ ｌ ｄｙ； ｅａ ｔｃ ｐ ａ ｔｃ ｆｎｉｅ ｅ ｅ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｐｎｎｉ ｇｕｉ ｄ ｍ ｓ ｉｅ ｂｏ ｌ ｓ ｉ ｌ ｓ ｉ ｉ ｔ ｌ ｍ ｎｔ
薄壁铜管无芯模钢球旋压缩径实验与有限元模拟
表 ２ 实验 及 模 拟 参 数
钢球直 钢球
径ｄ
数目
ｍ ｍ
ｍｍ
径 质量 。
理； 薛克敏 等通过实验的方法研究 了在薄壁筒形 件 内壁旋压 成 型 纵 向 内筋 ；ｉ 通 过 实 验 的方 法 Ｌ＿等 ６
研究 了钢球 旋 压工 艺 的参 数选 取 ； 勇 等 研究 了 李
在铜 热管 内壁旋 压 成 型微 沟槽 的 工 艺 ；Ｉ Ｎ ＿ 等 Ｊ Ｇ８ Ａ
３９ ０５
生径 向流 动 ， 而减 少 铜 管 的径 向尺 寸 ； 此 同 时 ， 从 与
已缩径成形 的铜管在轴 向拉力的作用下离开旋压
模具 。
ａ 基本原理 ）
ｂ 工件及钢球参数 ）
图 ２ 铜管 的真实应力应变 曲线
图 １ 钢球旋压缩径的基本原理和工件及钢球参 数
ｌ 一铜管 ，一钢球支承模环 ，一钢球 ，一旋压外套 ， ２ ３ ４ ＾ 一钢球下压量 ， 一管坯直径 ， 一工件直径 ，＾ Ｄ。 Ｄ ｄ一钢球直径 ， ｄ 一钢球工作 角， 一管坯壁厚 ， ｔ ｏ 一工件壁厚。
⑥
２ １ ＳｉＴｃ ． ｎｒ ０ ２ ｃ ｅｈ Ｅ ｇｇ ． ．
矿 冶技 术
薄壁铜管无芯模钢球旋压缩径实验与 有 限 元模 拟
何 挺 李 勇 何成彬 曾志新 陈创新
（ 华南理工大学机械与汽车工程学 院 ， 广州 ５ ０ ４ ； － １６ ０ Ｆ 东新创意专利发展有限公 司 ， 广州 ５０ １ ） １６ ０
大致呈层状分布 ， 向主应力均在钢球 与铜管接触处达到压应力最大值。 三 关键词 无芯模旋压 缩径 薄壁铜管 有 限元模 拟
中图法分类号
Ｔ ３６ Ｇ０；
气瓶热旋压成型的数值模拟
本 文 以 ＰＣｒＮｉ３ＭｏＶＡ 钢管进 行模 板 热 旋压 收 口为研究 对 象 ，材 料 规 格 及 物 理 性 能 见 表 １。 收 口端 的 尺寸设 计 见 图 １。 １．２ 几 何模 型 的建 立
针 对模 板式 缩 口旋 压无 芯 模 、内径减 小 的 特 点 ，并结 合 图样 要 求 ，利 用 ＵＧ８．０软 件 设 计 旋 压 成 型模 具如 图 ２所示 。
气 瓶 热 旋 压 成 型 的 数值 模 拟
范俊 明 ，周启 雄 （成都 格瑞 特 高压 容器 有 限责任公 司 ，四川 成都 ６１０４００）
摘 要：以气瓶 为研 究对 象 ，针 对 其所 用 材 料 ＰＣｒＮｉ３ＭｏＶＡ 的成 型特 点 ，利 用 ＵＧ８．０作 图软 件 建 立 成 型过 程 的有 限元 数值模 拟模 型 ，运 用 塑性成 型分 析软 件 ＤＥＦＯＲＭ 对 旋压 收 口过 程进 行 数值 模 拟 分 析 ，以研 究 气瓶 成型过 程 中应 力应 变 、旋 压 力 、温度 和 壁 厚 的变 化 规律 。 通过 相 同工 艺参 数 条 件 的实 际热旋 压成 型试 验对 比 ，表 明有 限元 数值模 拟 结果 与 实际成 型结 果基 本 吻合 。 关键词：气瓶 ；热 旋压 成型 ；数值 模拟 ；ＤＥＦＯＲＭ
· ３９·
气瓶热旋压成 型的数值模拟
形 过程 复 杂 、材 料非 线性 、几 何非 线性 和复 杂 的边 界 接 触条 件非 线性 ¨ 的特点 ，使 得模 板 成 型 的仿 真模 拟难 以实 现 ，在 此 领 域 的研 究 成果 国 内外 也 鲜有 报道 。
本 文利 用 计 算 机 数 值 模 拟 技 术 ，采 用 ＤＥ． ＦＯＲＭ 有 限元 分析 软件 对气 瓶模 板 热旋 压 工 艺过 程进 行仿 真分 析 ，将 复杂 的成 型 过 程拆 分 为成 型各 要 素进行 分 析 ，分 别研 究 成型 过程 中应 力 、旋 压力 、温 度 和壁厚 的变 化 规律 ，以达到化 繁 为简 的 目的 。
采矿工程
发 动 机 罩 外 板 拉 深 回弹 的 数 值 模 拟 分 析 ＝Ｎｕ ｒ ａ ｓ ｌｔ ｎ ｍｅ ｃ ｌ ｉ ａ ｏ ｉ ｍｕ ｉ ａｏ ｔ ｉｇ ａｋ ｒｗ ｇｎ ｏ ｄｐｎ ｌ 刊 ， ］ 傅 建 （ 华 大 ｂ ｕ ｓ ｎ ｂ ｃ ａ ｎｅ ｉｅ ｏ ａ ｅ ［ 中 ／ ｐｒ ｄ ｎ ｈ 西 学材料科学与工 程学 院；成都 ６ ０ ３ ） １０ ９，赵侠 ，李金艳 ／塑性 ／ 工 程 学 报 ． ２ ０ ， １（）一 ５ 一 ０ ７ ４５、 ～９ 发动机罩外板结构简单 ， 表面平直 ，曲率半径大 ， 整体 高度低 ． 如 果 外 板 拉 深 成 形 时 的 毛 坯 形状 与 尺 寸 、冲 压 方 向与 速 度 、拉 延筋布局与结构，以及压边力大 小、凸凹模 间隙 、摩擦 润滑等 工 艺 因 子 选择 或控 制 不 当 ，则 容 易导 致 其 卸载 后 的 回 弹 量 增 大 文章 以 ｅ ／ ＮＡ Ｏ Ｍ 软件为计算平台 ，利用正交实验法 ， ｔ ＤＹ Ｆ Ｒ ａ 对某轿车 发动机罩外板 的拉深回弹现 象进 行了数值分析 ，并在 此 基 础 上 制 定 出 了控 制 回 弹 的拉 深 工 艺 参 数 和 模 具 结 构 参 数 ．
Ｎ ｕ ｅ ｃ ｌ ｉ ｕｌｔｏｎ ｎｄ ｏ ｍ ｉ ａ ｌｔ ｃ ｍ ｐ ｒｓ ｎ ｏｎ ｈ ｍ ｒ ａ ｓｍ ａ ｉ ａ ｆ ｒ ｎｇ ｂｉｉｙ ｏ ｉ ａｉｏ ｔ ｅ ｐｒ ｃ ｓ ｕｌｉｐ ｎｔｆ ｍ ｉ ｇ ａ ｉ ｏ ｍ ｉ ｏｒｓ ｅ ｅ ａ ｏ ｅ ｓ ｏｆｍ ｔ— ｏｉ ｏｒ ｎ ｎｄ ｄ ｅ ｆ ｒ 深回弹启扭 曲倾 向，即存在 一 部分 区域上翘 ，而另一部分区域下陷 ，其 中下 陷趋势较上翘 明 显．根据数值模拟分析得到满足外板技术要求 的最优拉深工艺 参数和模具结 构参数组合为 ：压边力 ９ ０ Ｋ ０ Ｎ，虚拟冲 压速 度 １ ０ ｍ／（ ０ｒ ｓ相当于实际冲压速度的 １ ０ ａ ０倍） 拉延筋高度 ６ｍｍ， ， 凸 凹模 问 隙 ０８ｎｍ． 图 ８表 ５参 ４ ． ｌ 关键词 ：发动机罩 ；外板零 件；拉深 ；回弹；数值模拟
三边形圆弧截面空心零件旋压成形的数值模拟及试验研究
束， 其余部 分为 自由端 ， 在随芯模 转 动的过 程 中因受 到旋 轮 的作 用而 产 生塑 性 变形 ． 轮 在 沿着 零 件母 旋 线进行 轴 向进 给 的同时 ， 在径 向进 行进 给 （ 向进 给 径 随零件 边 缘 轮廓 到芯 模 中心 距 离 的变 化 而 变 化 ） ，
保证成 形件厚 度基 本不变 ， 且具 有成形 精度 高 、 成本
基金项 日：国家 自然科学基金 资助项 目（０ ７０ ６ ５７ ５ ７ ）
作者 简介 ： 夏琴香（９４）女， １６一 ， 教授， 博士， 博士生导师 ， 主要从事塑陛加工与模具计算机技术研究． — ａ ： ｅｘｌ＠ｓｕ．ｄ ．ｎ Ｅｍ ｉ ｍ ｑｘ ｌ ａ ｅｔ ｕｃ ｅ
在非 圆 横 截 面 空 心 零 件 旋 压 成 形 方 面 ， 献 文 ［］ ６ 中对 椭 圆横 截 面零件 进 行 了简单 拉 旋 和无 芯模 剪切旋 压成形 ， 现其 失 效形 式 主 要 为起 皱 和 壁部 发 拉裂 ． 文献 ［ ］ ４ 中借 助 Ａ ａ ｓ软件 建 立 三 边形 圆弧 ｄｍ
（． １ 华南理 ＿大学 机械与汽车工程学 院 ， 丁 广东 广州 ５０ ４ ； ． １６０ ２ 广州 民航职业技术学院 机务工程系 ，广东 广州 ５ ０ ０ ） １４３
摘 要 ：采 用有 限元分 析软 件 ＭＳ ． Ｒ Ｃ ＭＡ Ｃ对 三边形 圆弧截 面 空心零 件 的旋 压成 形进 行 数值 模拟 ， 对其 应 力应 变分布 规律进 行 了研 究， 重点探讨 了旋轮 轴 向进给 比和毛坯 厚径 比 对旋压成 形质 量的影 响 ， 分析 了起 皱 、 薄 、 减 回弹现 象产 生的 原 因 以及 容 易 出现 这 些缺 陷 的部 位 ． 拟及 试验 结果表 明 ， 模 口部 （ 即成 形过程 中的坯料 凸缘 ）侧 壁 靠近 圆角处 大 圆弧 、 区和 圆角 区域 小 圆弧部 位本 别是 三边形 圆弧截 面空 心零件 拉 深 旋压 过程 中 易产 生起 皱 、
双锥形件无芯模旋压的工艺参数优化
模旋压 ， 对于一般 的旋压工 艺 ， 除最后 一道 次贴 模 以外 ， 属 于无 芯模旋 压 ｏ３ 芯模 旋 压 时 ， 都 无 Ｅ １
金属 板 坯 具 有 较 大 的 自 由度 ， 能 使 零 件 整 体 可 的 变形 不 均匀 程 度 增 加 。本 文 提 出 了一 种 双 锥
轮 径 向进 给到 指 定 位 置 ， 、 板 坯 的锥 面 与 旋 上 下 轮 的 成形 面 贴 合 ， 图 ２所 示 。锥 形 件 的 形 状 如 尺 寸 由旋 轮 的 成 形 面 尺 寸 控 制 ， 于 无 芯 模 旋 属 压 。该 方 法 能 同 时 成 形 出 ２个 锥 形 件 ， 方 面 一
ｐ ｒｍｅ ｔ ｔｏ ｅ ｈ ｄ ｒ ｅ ｉ ｎ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｒ ｈ ｇ ｎ ｌｅ ｐ ｒｍ ｅ ｔ Ｔｈ ｐ ｎ ｉ ｇ ｅ ｉ ｎ ａｉ ｎ ｍ ｔ ｏ ｓ ｗｅ ｅ ｄ ｓｇ ｅ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｏ ｔ ｏ ｏ ａ ｘ ｅ ｉ ｎ ． ｅ ｓ ｉ ｎｎ
用 ＡＢ ＡＱＵＳ Ｅ ｐｉ ｔ 台进 行 旋 压 成 形 模 拟 ， 得 到 的 结 果 进 行 极 差 分 析 ， 定 各 ／ ｘ ｌ ｉ平 ｃ 对 确
因素 对每 个试 验 指 标 的 影 响程 度 。采 用 综合 平衡 法 对 工 艺参 数 组 合 进 行 优 化 ， 对 优 并
化 的工艺参数进行有 限元模拟验证 ， 最终得到优化 的旋压 工艺参数组合 。
６
Ｄｉ ｎｄ Ｍ ｏ ｄ Ｔｅ ｈｎ ｏ ｅａ ｕｌ ｃ ｏｌ ｇｙ Ｎｏ． ３ ２０ １ １
文 章编 号 ：０ １４ ３ （ ０ １ ０ —０ ６０ １ ０ —９ ４ ２ １ ） ３０ ０ — ６
双 锥 形 件 无 芯模 旋 压 的工 艺 参数 优 化
旋压缩口过程的三维有限元数值模拟
旋压缩口过程的三维有限元数值模拟
张涛;林刚;周景龙
【期刊名称】《锻压技术》
【年(卷),期】2001(26)5
【摘要】考虑材料加工硬化和摩擦边界条件等 ,应用ANSYS软件对旋压缩口 (收径 )的变形进行了分析 ,得出在壁厚不同情况下 ,应力、应变等值线。
讨论了旋轮角度对变形力的影响。
【总页数】3页(P26-28)
【关键词】旋压;缩口;旋轮;有限元;数值模拟
【作者】张涛;林刚;周景龙
【作者单位】燕山大学;北满特钢股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG306;TB115
【相关文献】
1.汽车轮毂旋压成形过程的有限元数值模拟 [J], 孙丽丽;聂爱琴;胡小建;薛克敏
2.基于有限元的旋压成形过程数值模拟 [J], 曲周德;李立云;邓小虎
3.基于有限元的旋压成形过程数值模拟 [J], 曲周德;李立云;邓小虎;
4.碟形容器封头冷旋压过程三维有限元数值分析 [J], 张涛;林刚
5.金属管材冷旋压成形过程的三维有限元数值模拟 [J], 张涛;李文平;林刚
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基于数值模拟的无芯模旋压收口工艺
华 南 理 工 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
第３ ４卷 第 ２期 ２０ ０６年 ２月
Ｊ ｕ ｎａ ｆＳｏ ｔ ｉ ａ Ｕ ｎ ｖ ｒ ｉ ｆＴｅ ｈｎ ｌ ｇ ｏ ｒ ｌｏ ｕ ｈ Ｃｈ ｎ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｃ ｏ ｏ ｙ ｙ
ｅ ｕ ｃ ｄ ．ｎ
图 １ 单 旋 轮 无 芯 模 旋 压 收 口＿ 艺示 意 图 ｌ ＝
Ｆｇ １ Ｓ ｅｃ ｐ ｏ ｈ ｅ ｋ ｆｒ ｎ ｒｃ ｓ ｆ ｍａ ｄ ｅ ｅ ｓ ｉ ． ｋ ｔ ｈ ｍａ ｆｔ ｅ ｎ ｃ — ｍｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｎ ｒ ｌｓ ｏ
形 工艺 的特 点及 难 度 ， 成 品尺 寸 和 质 量 控 制 更 多 其
１ 旋 压 收 口数 值 模 拟 的 关键 技 术
１ １ 力 学 模 型 的建 立 ．
无 芯模 旋压 收 Ｅ工艺 如 图 １ 示 ． ｌ 所
地 依赖 于操 作 者 的经验 ， 造成 很 大 的人力 、 力和 时 物
面） 出现 在过 渡 圆角位 置 ． 限元模 拟 结果 与 实际旋 压 变形 规律 吻合 良好 ， 收 口旋 压 成 有 为
形 工 艺 的 制 定 提 供 了理 论 依 据 ．
关键 词 ： 值模 拟 ； 通 旋压 ；无芯模 旋 压 ；旋 压收 口；有 限元 法 数 普 中 图分类 号 ： Ｇ３６ Ｔ ０ 文 献标 识码 ：Ａ
用 旋 压 的方法 对 管 材 进 行 收 口 ， 气 瓶 的收 口 如
三 维 弹塑性 有 限元模 拟 ； 通过 对成 形机 理 的分 析 ， 对 数 值模 拟结 果 进行 了解 释 评 价 ； 此 基 础 上使 评 价 在 信 息 能够 直观地 指 导 加 工 工 艺 的 改进 ， 上 述 问题 为
基于DEFORM的DMFW主飞轮旋压成形数值模拟
摘 要 ： 针 对汽 车双质 量 飞轮 中主 飞轮 的成 形 采 用铸 造毛 坯 切 削加 工， 加 工 成本 高， 材料 浪 费严 重 ， 应用 Ｄ Ｅ Ｆ ｏ ＲＭ一 ３ Ｄ软 件对飞轮 旋压的 整 个成形过 程进 行有 限元模 拟 ， 得 到 了不 同旋转进给 比的旋压加 工
后 的应 力 、 应 变分 布效 果 图 ， 以及 Ｘ、 ｙ、 Ｚ 等 ３个 方 向的 旋压 力 图 ， 分 析 了变形 区的应 力 、 应 变分布 规律 ，
ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ Ｃ Ｏ Ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ｅ ｗａ ｓ ｔ ｅ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ １ ．Ｔｈ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｆ ｌ ｙ ｗｈ ｅ ｅ ｌ ｉ ｓ ｓ ｉ ｍｕ — ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ＤＥＦ（ ） ＲＭ 一 ３ Ｄ．Ｔｈ ｅ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｓ ｏ ｆ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｎ ｇ ｂ ｙ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｖ ｏ ｌ ｖ ｉ ｎ ｇ ｆ ｅ ｅ ｄ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ａ ｒ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ．ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｒ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｎ ｇ ｚ ｏ ｎ ｅ ｉ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ｕ ｓ ｅ ｆ ｕ ｌ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｌ ｙ —
基于Deform的椭圆筒形件旋压成形数值模拟
基于Deform的椭圆筒形件旋压成形数值模拟卢璐【摘要】应用Deform 3D软件建立单旋轮椭圆筒形弹塑性有限元模型,通过设置旋轮绕旋轮轴自转、绕芯模主轴公转和沿芯模主轴方向偏移的运动,合成了椭圆筒形件运动轨迹.采用Dynaform软件反求毛坯尺寸,通过有限元模拟,获得了椭圆筒形件旋压过程中应力应变的分布规律,分析了毛坯形状对成形过程的影响.结果表明:旋压对已加工区的影响很小,并不易在后面即将加工的区域产生材料的堆积,最大等效应力变化不大;椭圆长径过渡到椭圆短径的区域内周向形状不均匀最显著,该区域内等效应变大;椭圆筒形件的旋压在实际生产过程中可以采用Dynaform反求出的毛坯为基础,根据具体情况进行修改和完善.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】4页(P53-55,82)【关键词】椭圆筒形件;Deform;等效应力应变;毛坯形状【作者】卢璐【作者单位】山东科技大学机械电子工程学院,青岛 266000【正文语种】中文旋压作为一种先进的无切削加工工艺，是塑性加工的一个重要分支。
与传统金属加工技术相比，旋压是一种快速、经济的成形回转体零件的方法，具有可产生大塑性变形、变形力小、节约原材料、产品强度高等特点，适合加工多种金属材料。
可旋压加工零件几何形状日益复杂，旋压成形技术已经突破传统的用于加工薄壁空心回转体零件的局限。
已有不少学者对非轴对称类零件和非圆截面空心件的旋压成形技术进行了初步的探索研究，部分研究成果已经投入到成产实践中。
日本SPINDLE公司于1999年研制出世界上第一台可生产偏心及倾斜类零件的数控旋压机床，并用于生产汽车的排气歧管和消音器［1］。
德国THATE GmbH公司开发了一种针对旋压成形非圆形件的数控技术，并且尝试用数控旋压技术来生产椭圆形零件。
美国MJC工程技术有限公司已经开发了一台全数控旋压机床，可加工从4570mm到150mm变径差的非圆形截面零件。
优化无焊缝钛内衬内表面质量的旋压工艺
后内表面褶皱等缺陷明显减少，说明水平旋压是一种优化无焊缝钛封头内表面质量的有效方式。有限元模拟分
析表明：较斜线旋压，水平旋压每道次内表面的等效应变增量分布更均匀，并且多道次旋压后内表面的累积等效
应变更小，说明水平旋压具有更均匀的变形特点和更少的应变累积，是内表面具有较弱褶皱趋势的主要原因。
关键词 收口旋压，钛，压力容器，缺陷，有限元模拟
Key words Neck-spinning，Titanium，Pressure vessel，Defect，Finite element analysis
0 引言 无芯模收口旋压成形技术是一种制造无焊缝压
力容器的先进工艺［1-2］，可避免焊接工艺带来的技术 风险。目前，收口旋压技术已在航天、航空用轻质金 属压力容器（如贮箱、气瓶和复合材料压力容器内衬 等）领域中获得了广泛的应用［3］。特别是在铝合金气 瓶或内衬的收口旋压技术应用已十分成熟，如美国 复合材料工业公司早在 1986 年就采用收口旋压工艺 制备出了壁厚为 2. 44 mm 无缝铝内衬，2011 年旋压 无缝铝内衬壁厚仅为 0. 8 mm［4］。然而，对于钛及钛 合金无焊缝贮箱、气瓶或内衬的收口旋压工艺研究，
（1 Guiyang Representatives Department of Navy，Guiyang 550000） （2 Aerospace Research Institute of Materials & Processing Technology，Beijing 100076）
Abstract The effects of two typical spinning techniques，i. e. the horizontal and diagonal feeding paths of the spinning roller，on the inner surface defects of its spun dome of TA1 seamless liner of composite overwrapped pressure vessels，are investigated by utilizing the neck-spinning experiments and finite element analysis，respectively. The experimental results indicate that a significant improvement in the inner surface finishing has been obtained by the horizontal paths，which is an effective way to reduce the inner surface defects for the seamless titanium liner. The finite element analysis reveals that the horizontal path is provided more homogeneous deformation with significantly less variation in strain gradient on the dome inner surface than the diagonal path，which is the critical factor for the horizontal path with an improved inner surface quality.
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口成形过程进行三维弹塑性有限元模拟. 对旋压成形过程的变形机理及应力应变分布的
分析结果表明, 变形金属在旋轮与毛坯的接触区受三向压应力作用; 从已变形区到未变形
区, 轴向拉应变逐渐过渡为压应变, 径向压应变则过渡为拉应变. 随着压下量的增加, 等效
应力增加, 径向应力最大值均出现在口部直身以及过渡圆角内壁, 最薄区域 ( 拉裂危险截
图 3 真实应力应变曲线 F ig. 3 T rue stress-strain curve
表 2 材料的力学性能 T ab le 2 M echanical properties of the m ateria l
参数名称 弹性模量 /M Pa 泊松比 初始屈服应力 /M Pa 抗拉强度 /M Pa 硬化指数 强化系数
而离 A 区一定距离的其他区域, 则由于所处的 应力应变状态导致塑性降低, 而只有当旋轮运动到 该位置时, 待变形区域应力应变状态才发生变化, 转 变成三向压应力状态. 所以总体上, 弹性影响在非接 触区占主导地位, 一方面这体现了旋压成形机理特 点, 另一方面, 较大范围的弹性作用的存在, 是旋压 工艺质量的重要影响因素.
在图 5中, 当旋轮运动到与毛坯接触的区域 A 时; 区域 B, E和区域 C, D 分别为待变形区和已变形 区; R1, R2 和 R3 分别表示毛坯所承受的径向、切向 和轴向应力; E1, E2 和 E3 分别表示毛坯所承受的径 向、切向和轴向应变.
图 6 旋轮位置及取点位置 F ig. 6 P osition of the ro ller and se lected po ints
2. 3 应变变化规律
图 6所示为旋轮位置及取点位置示意图. 从旋 轮与毛坯接 触区出 发, 分 别沿 轴向 和周 向取节 点 ( 在圆柱坐标系下 ), 分析毛坯的径向、切向以及轴 向应变分布情况.
图 5 特定区域的应力及塑性应变状态示 意图 F ig. 5 Sketch m ap of stress and p lastic stra in a t specific zone
edu. cn
F ig. 1
图 1 单旋轮无芯模旋压收口工艺示意图 Ske tch m ap o f the neck- fo rm ing process o f m andre less spinning w ith sing le ro lle r
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华 南 理 工 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )
由于旋压工艺属局部塑性变形, 考察旋轮与毛 坯接触区域及其相邻区域的应力应变状态, 有助于 了解旋压成形的变形机理. 通过对有限元模拟得到 特定区域的三向应力及塑性应变示意图 ( 见图 5) .
2. 2 应力变化规律
由塑性变形理论可知, 塑性作为物体的一种状 态, 它不仅由金属的自身本质所决定, 同时还取决于 一定的外部条件, 如应力状态、加工温度、变形程度 等 [ 6] . 如果拉应力所起的作用越 小, 而压应 力所起 的作用越大, 则金属在变形时表现出来的塑性就越 高, 反之则相反. 从图 5可以看到旋轮与毛坯接触区 域 A 受到三向压应力状态, 而其他区域为两向压应 力或单向压应力状态. 这种应力状态使得旋轮与毛 坯接触区域具有较高的塑性. 实际上, 在这一瞬时, 区域 A 的应力应变状态与弯曲成 形的变形区相类 似, 即为了与旋轮产生的外作用弯矩相平衡, 在圆筒 毛坯外表面上一定作用有轴向压应力 R3, 内表面则 作用有轴向拉应力, 同时旋轮前端未变形材料阻碍 接触区材料轴向变形也是导致轴向压应力的重要原 因; 另一方面由力平衡条件可知, 在 接触区 A 内各 层金属之间存在有径向压应力 R1. 于是, 在轴向压 应力 R3 以及由于缩径作用产生的切向压应力 R2 的 共同作用下引起轴向和切向压应变 E3 和 E2, 而由体 积不变原理可知以径向表现为拉应变 E1 [ 7] .
省自然科学基金资 助项目 ( 020923); 广东省工业科技攻关 计划项目 ( 2003C102013); 华南 理工大 学高水平 建设苗 子 项目 ( 73056060) 作者简介: 夏琴 香 ( 1964-) , 女, 教授, 主 要从 事塑 性成 形 的理论、工艺、模具及 设备的 研究. E-m a i:l m eqxx ia@ scut.
第 34卷
在图中, 管状毛坯放置在空心主轴中, 需要成形 的管端伸出, 并用液压卡紧装置夹紧管坯的另一端. 由主轴带动旋转, 旋轮根据所需的轨迹进给, 并挤压 坯料, 使坯料产生局部塑性变形, 最终获得所需的回 转体形状. 实际生产过程采用正反旋往复加工, 既可 节省加工时间, 又可以较好的控制材料流动, 使工件 壁厚满足产品要求. 对收口工艺作数值模拟时所采 用的工艺参数列于表 1.
图 2 单旋轮无芯模旋压收口有限元模 型 F ig. 2 FEM m ode l of neck-fo rm ing o fm andreless spinning w ith
sing le ro ller
在图中, 筒坯单元数为 2 160, 节点数为 4 461; 卡盘与旋轮被看作为刚体, 在 MARC 中不需要进行 网格划分. 由于采用冷旋工艺, 并考虑材料的各向异 性对轴对称旋压成形的影响很小, 因此做出以下假 设: ( 1)不考虑温度影响; ( 2) 不考虑材料各向异性 影响; ( 3) 忽略重力及惯性影响.
图 7为压下量 $= 3mm 时三向应变沿轴向和周
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华 南 理 工 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )
第 34卷
向的分布规律 ( $= (D 0 - D ) / 2, D 0 为旋压前毛坯直 径, D 为旋压后工件直径 ) . 从图中可以看出, 在旋轮 的接触区域, 金属在轴向、径向和切向均存在塑性变 形. 在三向压应力状态下, 接触区的金属在切向主要 以压缩变形为主. 在旋轮作用下, 材料沿毛坯的轴向 和径向流动. 旋轮接触区同其他区域存在约束与被 约束关系, 周围区域起到了阻碍接触区金属向轴向 和径向流动的作用; 另一方面, 接触区金属的轴向流 动将对旋轮前方和后方的金属产生轴向拉应变, 两 侧的金属产生轴向压应变; 而接触区金属的径向应 变则使其前后方的金属产生径向压应变, 两侧的金 属产生切向拉应变.
140
6
15
主轴转速 / ( r# m in- 1 ) 600
进给速度 / ( mm # r- 1 ) 0. 8
1. 2 有限元离散
普旋成形模拟过程中可能出现大变形、大转动
和大应变、载荷方向随着变形而发生大变化等情况, 可见普旋成形模拟过程是一个高度非线性问题. 目 前, 已经有文献采用动态显式有限元算法, 对旋压工 艺进行了模拟 [ 2] , 根据旋压工艺加载时间历程较长 的特点, 采用隐式有限元算法能得到更好的结果, 而 且隐式算法对于求解残余应力有更显著的优势 [ 3 ] . 因此, 在本研究建立的收口旋压大变形弹塑性有限 元模型中, 采用更新的拉格朗日描述法来描述有限 元列式, 并用隐式有限元算法求解. 在三维分析中由 于六面体 网格具 有网格 精度 高、所需 单元少 等优 点 [ 4] , 而且更适合于变形 分析和热传导 分析 [ 5] , 故 本研究采用 8节点六面体单元进行网格划分, 如图 2 所 示.
符号 E L R s0 Rb n K
数值 72 258
0. 31 132. 11 153. 24
0. 226 04 369. 86
1. 4 接触边界条件及运动关系处理
在旋压工艺过程中, 为得到所需的复杂母线形 状的工件, 工件绕主轴转动的同时, 旋轮在空间上必 需作复杂的运动, 本文在处理上分解成平动和转动.
图 4 旋轮运动轨迹定义 F ig. 4 D e finition of m otion trace o f the ro ller
2 成形机理分析
通过有限元数值模拟, 可以得到一系列应力应 变数据, 本研究通过分析不同的数值结果, 从不同的 方面揭示旋压收口工艺特性及金属流动规律.
2. 1 应力应变状态分析
第 34卷 第 2期 2006年 2月
华南理工大学学报 ( 自然科学版 ) Journa l o f South Ch ina Un iversity of T echno logy
( Natura l Science Ed it ion)
V o.l 34 N o. 2 F ebruary 2006
在有限元模型中, 夹紧装置与工件通过 MARC 中提供的 G lue功能粘合在一起 (即在夹紧装置与工 件之间定义一个很大的分离力, 而在模拟过程中, 夹 紧装置与工件之间的作用 力基本上不可能 超过此 值, 使得夹紧装置与工件结合在一起 ) , 并对夹紧装 置施加转动载荷, 从而实现工件绕 z 轴转动, 这是解 决变形体运动较好的处理方法.
旋压技术的发展现在仍不成熟, 对各种旋压成 形工艺的特点及难度, 其成品尺寸和质量控制更多 地依赖于操作者的经验, 造成很大的人力、物力和时 间的浪费. 其根本原因在于旋压理论研究滞后, 缺乏 精确的理论分析手段及工艺制定和研究方法. 所以, 在成品质量及过程控制上都应改进和提高. 对成形 过程进行科学预测, 并对工艺加以优化, 已成为人们 关注的实际问题. 本研究使用商用有限元分析软件 MARC, 对单旋轮无芯模旋压收口成形过程进行了
表 1 旋压收口数值模拟工艺参数 T able 1 P rocess pa ram e ters for nume rical simu lation on neck-
sp inn ing
参数 取值
参数 取值
坯料
d /mm t /mm l /mm
80
3
40
旋轮
d r /mm tr /mm A/ ( b )
文章编号: 1000-565X ( 2006) 02-0001-07
基于数值模拟的无芯模旋压收口工艺*