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齿轮泵泵体半固态挤压成形的数值模拟研究

作　者: 杨昆
导　师: 徐平
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 半固态挤压成形 A356铝合金齿轮泵泵体数值模拟本构关系
分类号: TH325
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 59次
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内容摘要

齿轮泵泵体是齿轮泵的重要组成部件,其力学性能和形状、尺寸精度,是实现齿轮泵高压化、高可靠性的一个重要环节,因此齿轮泵体零件的制造是一个十分重要的课题。由于铝合金材料重量轻、强度高、加工容易等特点。近年来,铝合金泵体得到广泛的应用。目前,不少企业开始采用铝合金型材做为泵体毛坯。金属半固态成形技术具有组织致密、性能优异、生产效率高、模具寿命长,机加工量少等优点,因此该技术在制造领域具有广泛的应用前景。本文提出采用半固态挤压成形工艺,利用铝合金代替铸铁制备泵体零件。本文利用Pro/E软件建立齿轮泵泵体三维几何模型,采用Deform-3D有限元分析软件,选取A356铝合金为材料,模拟了齿轮泵泵体的半固态成形。在分析和比较现有半固态金属流变力学模型的基础上,选取适和本文的流变力学模型,利用多元线性回归方法建立了A356铝合金的流变力学模型。通过模拟得到了成形过程中的流动速度场、有效应力应变场、压力-行程曲线等,并对其进行了简要的分析,得出坯料在成形过程中的流动情况。通过对比不同模拟参数的成形过程,得出不同工艺参数对成形过程的影响规律。为优化泵体半固态挤压成形的工艺参数做准备。通过模拟发现,泵体成形件填充饱满,模拟成形效果良好。本文研究的齿轮泵泵体半固态成形工艺对实际生产提供了理论依据和工艺参数,为齿轮泵泵体的高效、优质、节能生产提供了一条行之有效的途径。材料本构关系模型的建立和模拟分析将为同类型的复杂零件的模拟与生产提供参考。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-9
1 绪论  9-19
  1.1 引言  9-10
  1.2 半固态成形技术  10-13
    1.2.1 半固态成形技术的概念  10
    1.2.2 半固态成形技术的优点  10-11
    1.2.3 半固态成形的工艺方法  11-12
    1.2.4 半固态金属坯料的制备工艺  12-13
  1.3 半固态金属成形技术国内外发展现状  13-17
    1.3.1 基础理论研究现状  13-15
    1.3.2 应用研究现状  15-16
    1.3.3 半固态金属成形数值模拟研究的发展  16-17
  1.4 本文所要研究问题的目的、内容与意义  17-19
2 半固态金属成形的基本理论  19-27
  2.1 半固态金属微观组织的形成与演化  19-20
  2.2 半固态金属的变形行为  20-21
    2.2.1 半固态金属的变形机制  20-21
    2.2.2 半固态金属的变形特点  21
  2.3 半固态金属塑性加工力学的模型描述  21-25
    2.3.1 应力描述  21-22
    2.3.2 屈服准则  22-23
    2.3.3 变形抗力模型  23-25
  2.4 A356 铝合金半固态变形的本构关系模型  25-26
  2.5 本章小结  26-27
3 齿轮泵泵体半固态成形的有限元模型的建立  27-34
  3.1 半固态成形材料  27-28
  3.2 A356 铝合金物理模型的建立  28-30
    3.2.1 半固态A356 铝合金本构关系模型的建立  29-30
    3.2.2 摩擦模型的建立  30
  3.3 齿轮泵泵体的结构特征和性能要求  30-31
  3.4 泵体三维模型和模具模型的建立  31-33
  3.5 本章小结  33-34
4 有限元理论与成形过程数值模拟参数的设定  34-44
  4.1 刚粘塑性有限元法  34-36
    4.1.1 刚粘塑性有限元法的基本假设  34
    4.1.2 刚粘塑性有限元法的基本方程和边界条件  34-35
    4.1.3 刚粘塑性有限元法的变分原理  35-36
  4.2 有限元分析软件简介  36-42
    4.2.1 有关体积损失问题的讨论  37-38
    4.2.2 有限元网格的畸变与重划分  38-39
    4.2.3 有限元模型在Deform-3D 中的建立  39-42
  4.3 泵体成形的有限元模拟计算  42-43
  4.4 本章小结  43-44
5 齿轮泵泵体成形过程数值模拟结果与分析  44-58
  5.1 金属流动速度场模拟结果与分析  44-45
  5.2 有效应变场数值模拟结果与分析  45-47
  5.3 有效应力场数值模拟结果与分析  47-49
  5.4 载荷数值模拟结果与分析  49
  5.5 成形温度对模拟过程的影响  49-53
    5.5.1 成形温度对有效应力场的影响  49-51
    5.5.2 成形温度对有效应变场的影响  51-53
  5.6 压头速度对模拟过程的影响  53-56
  5.7 成形模拟结果  56
  5.8 本章小结  56-58
结论与展望  58-60
参考文献  60-65
作者简历  65-67
学位论文数据集  67-68

齿轮泵泵体半固态挤压成形的数值模拟研究

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