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楔横轧塑性成形数值模拟

作　者: 张淑娟
导　师: 王建明
学　校: 山东大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 楔横轧有限元分析塑性成形模具设计
分类号: TG335.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 39次
引　用: 1次
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内容摘要

楔横轧是一种高效、低耗、产品质量好的轴类零件成形新工艺、新技术,是当今先进制造技术的组成部分。楔横轧经过几十年的发展,其实践经验技术已达到很高水平。但由于楔横轧成形机理十分复杂,加之影响因素众多,理论上某些方面还有待于进一步的探讨和研究。而有限元模拟技术有助于解决这些问题,但由于有限元模拟技术在楔横轧成形模拟中的应用正处于起步阶段,其研究面较窄,人们对于阶梯轴的楔横轧成形仍采用传统的实践实验法进行研究。因此,进行楔横轧阶梯轴成形过程的有限元仿真与分析,对于楔横轧的理论发展和技术推广有着重大的意义。首先,分析了楔横轧的轧制原理及轧齐理论,并进行了深入研究,得出了一些关键结论:轧制时金属的流动规律,轧件的主要缺陷——中心疏松与轧件端面凹心等发生机理,为零件质量打下基础。然后根据楔横轧原理进行模具设计。得出了确定各个工艺参数的一般原则及方法。这一方法为今后进行楔横轧的设备设计奠定了基础。最后,在上述工作的基础上实现了轧制成形过程、轧制应力场与应变场,模具设计与制造的数据模拟及仿真。证明了所提出的楔横轧有限元建模的可行性及实用性。轴类零件楔横轧塑性成形数值模拟要首先建模,导入ANSYS/LS-DYNA后定义单元类型、实常数、材料模型,通过复制移动等生成轧辊和工件,划分网格后生成有限元模型,然后定义接触、定义约束、定义载荷,设定求解参数,求解。求解完成后,用lS-PREPOST程序查看并分析求解的结果,观察轧制变形过程,查看应力、应变场的动态变化、端部凹心缺陷等。通过楔横轧塑性成形的数值模拟能够为零件轧制成形工艺优化,模具设计,产品质量检测提供先进的分析工具。

全文目录

摘要  9-11
ABSTRACT  11-13
第一章绪论  13-19
  1.1 楔横轧技术及其发展概况  13-17
    1.1.1 零件轧制特点与分类  13
    1.1.2 楔横轧技术简介  13-14
    1.1.3 轴类零件制造方法比较  14-15
    1.1.4 楔横轧技术的应用与发展  15-17
  1.2 课题来源、背景、目的  17-18
    1.2.1 课题的来源及背景  17
    1.2.2 课题的研究目的  17-18
    1.2.3 楔横轧轧制成形模拟的研究意义  18
  1.3 小结  18-19
第二章理论原理  19-30
  2.1 轧制原理  19-25
    2.1.1 轧辊与轧件的相对运动  19-21
    2.1.2 轧件的旋转条件  21-23
    2.1.3 模具的展宽角  23-24
    2.1.4 轧件端面移动量  24-25
  2.2 轧齐理论  25-29
    2.2.1 轧齐原理  25-27
    2.2.2 直角台阶的轧齐曲线  27-29
  2.3 小结  29-30
第三章模具设计  30-39
  3.1 模具设计的一般原则  30-32
  3.2 工艺参数的确定  32-34
  3.3 模具设计  34-38
  3.4 小结  38-39
第四章塑性变形有限元分析  39-78
  4.1 ANSYS10.0/LS-DYMA的基本知识  39-42
    4.1.1 ANSYS介绍  39-41
    4.1.2 LS-DYNA介绍  41-42
  4.2 楔横轧轧制成形模拟  42-70
    4.2.1 启动ANSYN/LS-DYNA  42-43
    4.2.2 导入模型  43
    4.2.3 定义单元类型、时常数、材料模型  43-50
    4.2.4 建立模具有限元模型  50-62
    4.2.5 定义接触  62-63
    4.2.6 定义约束  63-64
    4.2.7 定义载荷  64-65
    4.2.8 定义模具的质量中心  65-67
    4.2.9 求解控制与求解  67-70
  4.3 计算结果及结果分析  70-77
    4.3.1 应变场特征  71-73
    4.3.2 应力场特征  73-76
    4.3.3 端部凹心  76-77
  4.4 小结  77-78
结论与展望  78-80
  一、结论  78-79
  二、展望  79-80
参考文献  80-84
致谢  84-85
学位论文评阅及答辩情况表  85

楔横轧塑性成形数值模拟

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