本文關(guān)鍵詞：金屬板料單點漸進(jìn)成形表面質(zhì)量的研究

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【摘要】：金屬板料單點漸進(jìn)成形是一種全新的板料塑性成形技術(shù),該技術(shù)采用“分層制造”思想,與傳統(tǒng)成形方法相比,具有不需要模具或者只需要簡單模具,成形周期短,可成形性高等特點。金屬板料單點成形技術(shù)能快速、低成本、高質(zhì)量地開發(fā)出新產(chǎn)品,適合于小批量多品種產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn),在航空、汽車、家電及其他行業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景。金屬板料漸進(jìn)成形技術(shù)是一種無模柔性制造技術(shù),其表面質(zhì)量問題是影響漸進(jìn)成形件質(zhì)量和美觀的重要影響因素之一。本文主要通過ABAQUS有限元軟件對金屬板料漸進(jìn)成形過程進(jìn)行數(shù)值模擬,然后對該成形過程進(jìn)行大量的實驗分析,最終將影響成形件表面質(zhì)量的成形參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,得到較好表面質(zhì)量的成形件,主要內(nèi)容如下:(1)在了解金屬板料單點漸進(jìn)成形原理的基礎(chǔ)上,對板料漸進(jìn)成形過程中影響板料成形的加工參數(shù)(層間距、成形角、成形工具頭直徑)的應(yīng)變進(jìn)行了理論分析,并且對板料分層漸進(jìn)成形過程中的變形力進(jìn)行理論和實驗對比分析,為后續(xù)進(jìn)一步進(jìn)行表面質(zhì)量方面的數(shù)值模擬分析和實驗分析打下堅實的基礎(chǔ)。(2)利用有限元軟件ABAQUS對金屬板料單點漸進(jìn)成形過程進(jìn)行模擬,包括創(chuàng)建零部件、定義材料模型、網(wǎng)格劃分、接觸設(shè)定、分析步和相互作用的設(shè)置、邊界條件的設(shè)置等詳細(xì)分析過程,然后模擬改變成形過程中的成形角、工具頭直徑和層間距,分析不同加工參數(shù)下的數(shù)值模擬的等效應(yīng)力結(jié)果,分析此結(jié)果對表面質(zhì)量的影響。(3)利用數(shù)控加工中心搭建實驗平臺,設(shè)計實驗夾具,編寫實驗成形軌跡,改變層間距、成形角、工具頭直徑這三個成形參數(shù)加工出不同的成形件,分析這些加工參數(shù)對成形件縱向表面質(zhì)量的影響,利用表面粗糙度、表面形貌和表面紋路這些測量結(jié)果得出加工參數(shù)對成形件縱向表面質(zhì)量的影響結(jié)果,并將理論分析和測量結(jié)果進(jìn)行對比分析,得出理論分析與測量結(jié)果有差異的原因。利用正交試驗分析得出層間距、成形角和工具頭直徑這三個加工因素對表面質(zhì)量的影響順序,最終提出優(yōu)化方案。(4)分析除成形角、工具頭直徑和層間距以外的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度這兩個影響表面質(zhì)量的因素,可知這兩個加工因素由于影響成形紋路中“魚鱗紋”而影響橫向表面質(zhì)量。改變進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速這兩個加工因素進(jìn)行實驗分析,測量表面粗糙度、表面形貌及表面“魚鱗紋”紋路得出這兩個加工參數(shù)對橫向成形件表面質(zhì)量的影響,提出優(yōu)化意見。
【關(guān)鍵詞】：單點漸進(jìn)成形 數(shù)值模擬 實驗分析 表面質(zhì)量 加工參數(shù)
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG306
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 1 緒論13-25
• 1.1 課題研究的背景及意義13-14
• 1.1.1 課題研究的背景13
• 1.1.2 課題研究的目的和意義13-14
• 1.2 金屬板料無模成形的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢14-18
• 1.2.1 CNC高壓水噴射成形14-15
• 1.2.2 噴丸成形15
• 1.2.3 旋壓成形15-16
• 1.2.4 多點成形16-17
• 1.2.5 單點漸進(jìn)成形17-18
• 1.3 板料單點漸進(jìn)成形國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-21
• 1.3.1 單點漸進(jìn)成形國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3.2 板料單點漸進(jìn)成形件表面質(zhì)量研究國內(nèi)外現(xiàn)狀20-21
• 1.4 板料單點漸進(jìn)成形發(fā)展趨勢21
• 1.5 本文主要內(nèi)容21-25
• 2 金屬板料單點漸進(jìn)成形的理論基礎(chǔ)25-33
• 2.1 金屬塑性變形的理論基礎(chǔ)25
• 2.2 金屬板料漸進(jìn)成形過程的應(yīng)變分析25-28
• 2.2.1 單點漸進(jìn)成形變形區(qū)的應(yīng)變狀態(tài)圖25-26
• 2.2.2 單點漸進(jìn)成形變形區(qū)的應(yīng)變分析26-28
• 2.3 金屬板料分層漸進(jìn)成形中變形力的計算28-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 3 板料單點漸進(jìn)成形的有限元分析33-51
• 3.1 引言33
• 3.2 ABAQUS軟件基本功能33
• 3.3 板料漸進(jìn)成形過程中非線性分析與解決方案33-34
• 3.4 有限元求解器的選擇34
• 3.5 單點漸進(jìn)成形有限元模擬步驟34-35
• 3.6 無模單點漸進(jìn)成形過程力學(xué)模型的建立35-36
• 3.7 單點漸進(jìn)成形有限元模型的建立36-43
• 3.7.1 創(chuàng)建零部件36-37
• 3.7.2 創(chuàng)建材料屬性37-39
• 3.7.3 定義裝配39
• 3.7.4 定義分析步39-41
• 3.7.5 定義相互作用41
• 3.7.6 邊界條件的設(shè)置41-42
• 3.7.7 網(wǎng)格的劃分42-43
• 3.8 數(shù)值模擬結(jié)果分析43-48
• 3.8.1 等效應(yīng)力分析43-46
• 3.8.2 等效應(yīng)變分析46-48
• 3.9 本章小結(jié)48-51
• 4 提高板料漸進(jìn)成形縱向表面質(zhì)量的實驗研究51-77
• 4.1 板料漸進(jìn)成形實驗方案及參數(shù)設(shè)置51-55
• 4.1.1 實驗成形裝置和零件形狀51-53
• 4.1.2 板料單點漸進(jìn)成形軌跡53-55
• 4.2 影響表面質(zhì)量的不同成形參數(shù)的理論分析55-60
• 4.2.1 殘余波峰高度55-56
• 4.2.2 表面粗糙度理論值56-57
• 4.2.3 層間距對表面粗糙度的影響57-58
• 4.2.4 成形工具頭半徑對表面粗糙度的影響58-59
• 4.2.5 成形角對表面粗糙度的影響59-60
• 4.3 實驗方案設(shè)置60-61
• 4.3.1 實驗材料和裝置60
• 4.3.2 加工程序編制60
• 4.3.3 實驗方案60-61
• 4.3.4 實驗測量設(shè)備61
• 4.4 表面粗糙度實驗測量和結(jié)果分析61-68
• 4.4.1 表面粗糙度的測量和結(jié)果分析62-64
• 4.4.2 成形零件的表面形貌結(jié)果及分析64-65
• 4.4.3 成形零件的表面紋路及分析65
• 4.4.4 實驗結(jié)果分析65-67
• 4.4.5 實驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果對比67-68
• 4.5 基于正交試驗的成形加工因素分析68-75
• 4.5.1 正交試驗設(shè)計68-69
• 4.5.2 實驗結(jié)果69-71
• 4.5.3 實驗結(jié)果分析71-75
• 4.5.4 正交實驗得出的結(jié)論75
• 4.6 本章小結(jié)75-77
• 5 板料單點漸進(jìn)成形橫向表面質(zhì)量的實驗研究77-95
• 5.1 進(jìn)給速度對表面粗糙度的影響分析77-84
• 5.1.1 實驗?zāi)康?/span>77
• 5.1.2 實驗參數(shù)設(shè)置77-78
• 5.1.3 實驗方案設(shè)計78
• 5.1.4 測量方式78-79
• 5.1.5 進(jìn)給速度對表面粗糙度數(shù)值的結(jié)果分析79-80
• 5.1.6 成形零件的表面形貌結(jié)果分析80-82
• 5.1.7 成形件表面加工紋理的結(jié)果分析82-84
• 5.1.8 進(jìn)給速度對表面粗糙度的結(jié)論84
• 5.2 主軸轉(zhuǎn)速對表面粗糙度的影響分析84-92
• 5.2.1 實驗?zāi)康?/span>84
• 5.2.2 實驗參數(shù)設(shè)置84-85
• 5.2.3 實驗方案設(shè)計85-86
• 5.2.4 測量方式86
• 5.2.5 主軸轉(zhuǎn)速對表面粗糙度數(shù)值的結(jié)果分析86-88
• 5.2.6 成形零件的表面形貌結(jié)果和分析88-90
• 5.2.7 成形件表面加工紋理的結(jié)果和分析90-92
• 5.2.8 主軸轉(zhuǎn)速對表面粗糙度的結(jié)論92
• 5.3 進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速對表面粗糙度的影響92-93
• 5.4 本章小結(jié)93-95
• 6 總結(jié)與展望95-97
• 6.1 總結(jié)95-96
• 6.2 展望96-97
• 致謝97-99
• 參考文獻(xiàn)99-103
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄103-104

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：649403