一、智能与控制在塑性加工制备与成形中的应用(论文文献综述)
王欣桐[1](2021)在《基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制研究》文中研究表明不同形状、不同尺寸的大型三维曲面制品在轮船、舰艇、飞机、航天器、车辆、大型容器以及建筑装潢等军工和民品领域的应用比比皆是,三维曲面产品的小批量和多样化需求的特点使得传统的模具制造面临着设备成本高、加工周期长等致命问题,并且由于每种产品都需要开发相应的模具进行生产,使得模具成形并不适合生产不同类型的大型三维曲面件。因此,迫切需要开发新的柔性成形方法来适应先进制造业的发展需求。基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制是一种新型的三维曲面板类零件成形方法,它采用了非均匀轧制变形原理,并以轧辊均为刚性辊,轧辊截面直径是变化的以及轧辊的母线为弧线作为新设计内容来加工三维曲面件。平板在相向旋转的两个轧辊的摩擦力作用下沿轧制方向进给产生连续变形,横向受到轧辊的弯曲作用,纵向因不均匀变形产生的附加应力作用而产生弯曲,整体都通过轧辊之间的辊缝后被加工成两个方向均有弯曲的双曲率曲面件。由于此方法属于线成形方法,因此加工曲面的形状主要受到接触区的形状尺寸影响,通过调整辊缝与异步效果来进行控制。本文在分析曲面金属板类件产品对三维曲面柔性成形方法需求的基础上,提出了新颖的基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制方法,采用数值模拟方法和自主研制的三维曲面轧制装置对此方法加工三维曲面件的可行性和实用性进行了验证,分析了不同工艺条件下成形件的变形规律,研究了成形曲面精度。本文的主要研究内容与结论如下:1.基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制原理探讨。根据目标曲面的横向曲率半径加工轧辊轴向半径,成形时通过控制上辊的位移调整不均匀分布的辊缝,使板料沿横向产生不均匀厚度减薄,这种非均匀压缩作用使板料内不同位置处的金属纤维产生沿纵向的不均匀伸长效果,由此而产生的附加应力使平板变形为三维曲面件。基于对所能加工的等曲率球形件、凸曲面件和鞍形件的数学表达式的分析,研究了曲面轧制过程,并根据变形前后体积不变的塑性变形原理,忽略成形后的弹性变形描述了纵向应变、纵向弧长和辊缝之间的对应关系,证明了纵向应变场是实现板形的控制的过程变量。2.基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制有限元建模方法。基于有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,并根据基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制过程特点,建立成形过程的有限元模型并根据关键工艺参数确定具体建模参数。通过网格细化过程,综合考虑计算时间和成形结果的精度选择0.6mm作为板料和轧辊的网格尺寸,得到的成形件厚向应变分布和非均匀变形曲面轧制原理相符;设计轧辊的尺寸和工艺参数,得到两种典型的三维曲面(球形面和鞍形面)和不同形状的成形件,通过成形试验验证了有限元模型的可靠性,以及采用刚性弧形辊曲面轧制加工曲面件的可行性。3.基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制过程的力学分析。从力学的角度描述基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制的变形特征,属于压缩-伸长复合型变形类型。对两种典型三维曲面件进行数值模拟,分析其内部应力、应变场,厚向应变沿成形件纵向呈条状、连续性分布,并且应变值从中间至两侧逐渐减小,这证明了成形过程的稳定性。通过分析成形件纵向应力场得知,附加应力是由板件内部金属的不均匀变形作用引起的,同时,它又限制金属产生不均匀变形时自由变化,证明了球形件纵向不均匀附加应力是成形件产生纵向变形的原因。4.基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制变形分析。探讨了单个工艺参数和关联工艺参数对成形件纵向变形的影响,发现板料初始尺寸和加工参数不仅对成形件变形有影响,而且这种影响还是互相关联的,比如轧辊轴向半径差和板宽对成形件纵向变形的影响就是相反的,因此它们之间存在互相匹配的问题。通过数值计算得到增加板宽后等曲率球形件的成形工艺参数,并通过过程参数与球形件曲率之间的计算公式反推出最大压下量,与数值模拟给定的最大压下量吻合。5.基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制鞍形件的工艺研究。分析了鞍形件在不同成形阶段、不同表面以及不同区域的应力应变分布特点,得到鞍形件刚性辊弧形曲面轧制中塑性应变分布的特点。探讨了异步轧制方法对提高成形曲面精度的效果,表明合理布置异步轧制能提高成形件沿纵向变形的均匀性;模拟了某一工艺条件下首尾相接鞍形件的成形过程,厚向应变分布连续均匀变化的模拟结果表明成形过程是稳定的。6.基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制试验研究。采用自主研发的成形实验装置进行试验研究。研究了主要工艺参数对成形方法柔性化程度的影响,结果表明成形件纵向曲率半径对最大压下量的变化十分敏感,通过合理选择轧辊轴向半径差可以有效减小成形力,增加轧辊轴向半径差后在目标曲面曲率相同时所需压下量更小,证明了此成形方法具备柔性化特点,并且过程是可控的、易控的。在不更换轧辊的条件下进行试验,得到不同形状的曲面件,表明在实用曲率的加工中,仅通过调整减薄量来获得不同曲率的三维曲面件是可行的。此外,验证了轧辊组合不一样时既可以获得球形曲面,也可以获得马鞍形面;而且决定成形件曲面类型的关键因素是压下量在成形件中心和两侧位置处的差值。
高帅[2](2021)在《铜锡合金筒形件热旋压成形数值模拟及试验研究》文中研究表明铜锡合金筒形件具有较好的轴承特性,在国内外重载柴油机上得到广泛应用,其一般通过室温下的强力旋压工艺来成形。但随着旋压技术的不断发展,通过室温旋压所成形的铜锡筒形件总是难以避免地出现一些表面缺陷,使得成形精度大大下降,延长了生产周期,造成了人力物力资源的严重浪费。本文提出利用强力热旋压技术对铜锡合金筒形件成形。强力热旋压技术是在加热状态下旋压成形,利用一定的旋压温度降低材料的变形抗力,改善组织均匀性,并配合一定的变形量来提高金属的成形质量,在保证材料稳定成形的同时达到改善力学性能的目的。鉴于国内外对铜锡合金热旋方面的研究鲜有报道,故探究铜锡合金热强旋工艺对制备高质量的铜锡筒形件具有重要意义。本文以铜锡合金筒形件为研究对象,利用数值模拟与试验手段,结合多种分析方法,研究了热强旋工艺参数对旋压件成形精度和组织性能的影响规律,探索制备高精度和高性能铜锡筒形件的热旋压工艺,主要工作如下:恒定模拟条件并选取减薄率、旋压温度、进给比和芯轴预热温度四个工艺参数为变量因素,设计正交试验,借助Simufact数值仿真软件对铜锡筒形件进行单道次热旋压模拟;其次,基于仿真结果,结合极差分析和灰色关联法研究了各工艺参数对成形精度的影响规律和显着性顺序,进而优化得到了铜锡筒形件单道次热旋工艺参数;然后将优化参数进行模拟,并利用试验验证了铜锡筒形件热旋压的可行性及仿真模型和两种分析方法的可靠性,为进一步研究奠定了基础。以优化数据为参考,调整热旋压道次,引入了退火工艺,制定了热旋压试验方案,对挤压态铜锡筒形件进行二道次热旋压试验;通过微观表征和力学性能测试研究了总减薄率、旋压温度、退火工艺对成形件组织和性能的影响规律;最终采用综合评分法选优得出二道次热旋压制备高性能铜锡筒形件的工艺参数,满足了工程中轴承类零件对综合质量的要求,可为实际生产提供理论指导,具有重要的工程实用价值。
刘坤[3](2021)在《铝合金半固态浆料的剪切/振动耦合亚快速凝固高效制备技术与设备》文中认为本文针对流变成形所需半固态非枝晶浆料的制备,综合考虑现有制备技术的优缺点,设计、搭建了剪切/振动耦合亚快速凝固制备半固态浆料的设备,以Al-8Si合金为研究对象,首先利用COMSOL Multiphysics软件对倾斜板上熔体的流场与温度场进行计算,然后以模拟所得工艺参数实验研究了剪切/振动耦合亚快速凝固工艺参数对半固态浆料的影响,主要结果如下:(1)设计、搭建的剪切/振动耦合亚快速凝固制浆平台,实现了剪切/振动一体化全自动控制,达到了高效率制备高质量半固态浆料的目的。(2)COMSOL Multiphysics模拟结果表明:Al-8Si合金熔体流经倾斜板过程中温度呈线性降低趋势,以流变成形通常应用的固相率为依据,得到合适的制备工艺参数:浇注温度为893K-933K;浇注速度为0.843 Kg/s-2.81 Kg/s;倾斜板的倾斜角度为25°-55°;倾斜板的长度为50 cm-60 cm。(3)实验结果表明:(1)倾斜板通入冷却水增强倾斜板的冷却能力、增加了凝固速率,有效细化了初生相颗粒,有利于获得初生相颗粒细小,圆整的半固态浆料,但固相率较高。(2)随着浇注温度的升高,因熔体的流动速率加快,所产生的剪切作用增强,浆料中初生相颗粒的尺寸减小,形状变圆整,且因冷却时间缩短,固相率减小,倾斜板上Al合金残余量也减少,但当温度超过913K时,因熔体流动速度过快,导致倾斜板作用于熔体的时间太短,一方面使初生相颗粒形成数量减少、尺寸增大,另一方面其形状也变得不规则。(3)随着倾斜板倾斜角度的增大,与浇注温度的升高相似,因剪切力的增大,初生相颗粒尺寸减小,形状变圆整,固相率减小,但当超过45°后,由于熔体流经倾斜板的时间减短,初生相颗粒尺寸增大,且形状变的越不规则。(4)随着振动频率的增大,初生相颗粒的尺寸增大、形状变得不规则,固相率减小。原因是振动频率的增大,导致熔体与倾斜板的接触时间减小而使冷却作用减小,从而形核数量减少,初生相颗粒尺寸增大、固相率减小;再者,振幅减小,剪切作用减弱,所得初生相颗粒形状也变得越不规则。(5)随着浇注速度(即浇包倾转速度)的增大,熔体的流动速率增大,剪切作用加强,使初生相颗粒的尺寸减小、形状变圆整,固相率也随之减小,但当倾转速度超过1.405 Kg/s时,类似地,因流速过快导致倾斜板作用于熔体的时间太短,且倾斜板上熔体层太厚,浆料中初生相颗粒的尺寸增大、形状愈不规则。最后获得的最佳工艺参数为:浇注温度913K,倾斜板角度45°,振动频率60 Hz,浇注速度1.405 Kg/s,所得浆料中初生相颗粒的当量直径为32.45μm,形状因子为1.48。需要指出的是,当浇注速度为2.81 Kg/s,即在该工艺参数下,所得到浆料中初生相颗粒尺寸38.62μm、形状因子是1.66,即初生相颗粒也比较细小、圆整,且制浆效率高。
董旭刚[4](2020)在《大飞机铝合金轮毂模锻成形关键技术研究》文中提出轮毂是飞机的主要承力构件,承担飞机在起飞及着陆阶段的冲击载荷和静压力,关系着飞机的飞行安全。该零件服役条件恶劣、结构复杂、质量要求较高,由于航空制造业能力不足及美国等西方国家的技术封锁,我国尚不具备该零件的自主生产能力。本文以国产某大飞机轮毂为研究对象,针对该轮毂形状复杂、表面质量要求高、关键尺寸为非加工面、精密成形工艺难度大,以及轮毂材料2014铝合金在多工序成形过程中极易产生粗晶、组织均匀性控制难等关键难题,采用材料等温热压缩实验、有限元数值模拟及生产试验等方法开展研究。论文主要工作及结论如下:(1)建立了轮毂所用材料2014铝合金本构关系。利用等温热压缩模拟机Gleeble3500对铸态2014铝合金在变形温度375℃-450℃,变形速率为0.01s-1-10s-1情况下进行等温热压缩。根据获得的真应力应变曲线分析温度及变形速率对流变应力的影响,2014铝合金变形区间整体由加工硬化、动态回复及动态再结晶机制组成,材料在高变形温度低变形速率情况下流变应力较低,低变形温度高应变速率下流变应力较高。基于Arrhenius本构方程及对真应力应变数据的回归分析,建立了采用Z参数表示的2014铝合金本构关系,为有限元数值模型建立及分析奠定了理论基础。(2)设计了轮毂模锻成形方案和模具结构,优化了成形工艺参数及模具形状尺寸参数。轮毂锻件形状复杂,其成形方案由毛压、预压及终压三道工序及模具组成。通过分析不同成形工艺参数及模具形状尺寸参数对锻件缺陷及宏观质量的影响规律,优化成形工艺参数及模具结构。成形载荷随锻件温度升高、摩擦系数降低及成形速度降低而降低,锻件成形过程温度分布主要受锻件始锻温度影响。(3)建立了2014铸态铝合金的微观组织演变模型。根据2014铝合金真应力应变数据、试样晶粒尺寸统计等求得了材料的临界应变模型、再结晶体积百分比模型及晶粒尺寸模型,建立了2014铸态铝合金的微观组织演变模型Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov(JMAK)并嵌入有限元模拟软件。(4)轮毂模锻成形全过程微观组织演变模拟及参数优化。基于原始铸坯坯料晶粒尺寸的分布,对不同成形工序微观组织演变全过程进行模拟分析。结果显示,晶粒细化的关键工序在毛压成形工序,该工序可以实现坯料充分变形及晶粒细化。为此,基于轮毂的毛压成形工序,研究了不同工艺参数对锻件微观组织的影响规律,并进一步优化了成形工艺参数,为最终获得成形结束时晶粒尺寸得到细化且分布均匀创造了条件。(5)轮毂模锻成形过程全流程模拟及初次试验缺陷分析。耦合变形历程、温度等边界条件对整个成形过程进行全流程模拟分析(包括转运、切边等),基于分析结果对锻件进行初次成形实验。实验结果显示在毛压工序,锻件在上端翻边结构处易出现折叠与充不满缺陷;预压工序变形量分配欠佳,为终压工序准备不够充分;造成终压阶段易在锻件中心工字形结构根部产生汇流折叠。利用数值模拟对成形缺陷产生原因进行分析,实际成形边界条件与理想边界条件的差异及各工序变形量分配不够合理是锻件成形产生缺陷的主要原因。(6)成形方案与模具结构参数优化,实现国产大飞机轮毂模锻件的首次试验成功。针对初次成形实验出现的缺陷及产生原因进行分析,通过优化毛压模、预压模、终压模及增加制坯模的方法优化成形工艺方案,并将优化方案及模具结构参数用于再次试验。试验结果表明,优化后的方案模锻成形过程无汇流折叠产生,锻件填充饱满,微观组织及力学性能均满足设计要求。实现了国产大飞机轮毂模锻件的首次试验成功。
权成[5](2020)在《连接管扩口法兰增量成形技术研究》文中研究表明中冷器连接管作为增压涡轮发动机的重要部件,主要用于发动机内压缩气体的输送,是包括进气管和出气管的异性薄壁零件,其弯管与管端变径等工艺一直是该类零件制造的难点。目前,国内针对弯管技术的掌握已经相当成熟,但扩口翻边工艺仍与国外存在一定差距。因此,开展其相关成形工艺的研究具有重要意义,本文以某品牌汽车发动机中冷器进气管零件为研究对象,通过分析其成形工艺特点和生产制造现状,在综合讨论实际生产中遇到的问题和现有技术手段的基础上提出了本文的主要研究内容和关键技术问题。首先基于塑性力学理论分析了连接管增量成形扩口翻边的可行性和影响因素,给出了成形过程与变形程度的数学表达式。针对不锈钢管扩口翻边的成形原理和运动关系确定管坯合理的生产工艺方案并设计了合理的工装,对影响成形的参数进行了理论分析,并对管端增量成形中可能出现成形缺陷进行了归纳,为扩口翻边研究做好理论铺垫。建立了管端增量成形扩口翻边仿真模型,基于ABAQUS分析软件获得了成形过程中的等效应力、应变、管壁厚度等的分布规律,并结合试验的方法以标准零件为研究对象获得了初选工艺参数组合。以成形质量为指标,分析了影响长锥管扩口变形过程中产生失稳的因素并提出了分道次成形的改进方法,同时对成形中可能出现的其他缺陷进行了总结分析,通过实验方法对成形合格件进行了微观和宏观的成形性验证。最后从成形力、成形质量、几何精度等方面对影响增量成形扩口翻边过程的工艺参数进行了研究。分析了主轴转速、进给速度、摩擦和润滑对成形力的影响,获得了成形道次对法兰高度和壁厚分布的变化规律,试验结果与有限元模拟结论具有较高的一致性,为成形设备的开发和工艺参数的选择提供了理论参考。
尹颢[6](2020)在《镁合金汽车覆盖件精密成型技术研究》文中研究指明随着当下对汽车轻量化的需求越来越高,在保障安全性的前提下,研发能够有效降低车身重量的覆盖件已经成为现阶段的研究热点和难点。采用镁合金来制作车门,可有效减轻汽车覆盖件质量,进而降低油耗,同时还能提高新能源汽车的续航里程。但变形镁合金室温下塑性低,成形性能较差,采用室温冲压进行镁合金板材复杂结构件成形的难度较高。因此,为解决上述问题,本文以弹塑性精密成形为基础,通过选用成形性能较好的AZ31B镁合金板材作为原材料,采用热冲压成形工艺来进行汽车覆盖件的成形研究,探索精密成形镁合金覆盖件的最优成形工艺以及成形过程中出现的缺陷,并提出解决方案。先对轧制态AZ31B镁合金进行室温和中高温拉伸实验,其中变形温度范围为25℃~300℃、应变速率为0.1s-1~0.001s-1,得到不同条件下的应力应变曲线,分析其流变应力行为,通过线性回归方法拟合出AZ31B镁合金的Arrhenius双曲正弦本构方程。通过进行25℃、150℃~300℃温度、0.001s-1应变速率下的拉伸实验,测量并计算出塑性应变比r值的大小,分析轧制态AZ31B镁合金的各向异性。研究AZ31B镁合金在不同温度下的成形极限图,进而合理判断AZ31B镁合金的冲压成形性能。根据车门外板的零件图,设计出数值模拟所需要的凹模模面、凸模模面、压边圈等工具模型,应用Auto Form软件,先通过使用深冲钢材DC04进行成形模拟,获得最佳前处理成形参数,包括冲压方向、冲压速度、修边线、翻边刀块等设置参数。之后在保持前处理成形参数一致的条件下,导入AZ31B镁合金室温下的材料参数,进行数值模拟。结果表明,在室温下,AZ31B镁合金覆盖件成形结果较差,坯料在拉延过程中破裂严重,拉手和车窗框等变形量较大的区域破裂占比高,难以进行工业生产。根据拉伸实验获得的高温下AZ31B镁合金的材料参数,进行镁合金汽车覆盖件的热冲压成形模拟。通过对压边力、应变速率以及温度对成形的影响进行研究,并根据拉延成形情况确定出最佳成形工艺参数。对拉延成形中出现的缺陷进行研究,分析产生缺陷的原因,为后期进行镁合金覆盖件及其模具结构优化提供指导。设计出一种适用于镁合金车门内外板连接的卷边成形工艺,并提出一种由碳纤维制成的加强件,用来提高镁合金车门的安全性能。
贾阳阳[7](2020)在《车辆齿形离合器毂塑性成形工艺设计与数值模拟研究》文中研究说明随着汽车行业的国际竞争日益激烈以及环境保护重视程度日渐提高,对汽车零部件设计与制造的轻量化、精密化、高效化、低能耗、低成本要求越来越高。近年来,自动变速器在车辆中的应用越来越广泛,在其关键零部位之一的离合器中,采用齿形离合器毂,可以降低自动变速器的重量,充分利用其内部空间,减少车辆使用中的能耗。齿形离合器毂属于表面积较大的阶梯型深筒类薄壁零件,其周向均布有齿形轮廓,且内外齿壁厚和侧齿壁厚不均,内外齿形圆角较小,外齿顶的位置还存在油孔。由于离合器毂需要与摩擦片等零件配合使用,对成形质量的要求高,其加工难度较大。目前,我国主要采用铸造成形并辅助大量的切削加工制造离合器毂,或者引进国外成套塑性成形技术和装备,甚至直接进口零部件。为提高相关产业的竞争力,高质量、低成本制造齿形离合器毂零件,研究精密高效塑性成形工艺极为必要。离合器毂齿成形是整个零件塑性成形的难点和技术关键。本文基于离合器毂零件结构特点的分析,制订了离合器毂塑性成形方案及完整工艺流程,并对主要工序进行相关参数分析和计算;特别针对毂齿塑性成形,设计了冲挤成形、轴向辊挤成形和滚轧三类成形方法及其多种成形工艺方案;鉴于数值模拟在塑性成形新工艺研究中无可比拟的优越性,对上述各成形方案进行了成形过程数值模拟分析与对比,并给出相关参数的影响规律和参数择优。设计了内外齿同步冲挤、内外齿分步冲挤和内外齿渐进式冲挤三种毂齿冲挤成形方案。通过数值模拟对比分析成形过程中的应力应变场、齿形填充情况、成形载荷和回弹情况,确定渐进式冲挤成形最优方案,分步冲挤次优方案,进而探讨了渐进式冲挤成形中凹模入模角、冲挤速度和摩擦等关键参数对成形的影响,并给出合理参数。借鉴国际上近年提出的毂齿整体轴向辊挤成形工艺,设计了三点辊挤成形新方案;通过对比分析两种辊挤成形中的应力应变场分布、毂齿及圆角成形性、成形载荷和回弹,验证了三点辊挤成形方案的可行性,不仅能避免整体辊挤成形存在的离合器毂齿数受限、模具空间受限、滚轮与凹模安装调试困难等问题,而且在降低载荷、改善金属流动性、调整加工参数方便等方面独具优势。计算结果表明,毂齿三点辊挤成形虽较整体辊挤的回弹量大,但完全满足零件公差要求。针对三点轴向辊挤成形,进一步分析了滚轮直径和凸模运动速度等关键工艺参数的影响并对其择优。基于齿轮和花键等块状类齿形零件滚轧成形工艺的分析,并结合离合器毂零件的特点,提出了离合器毂齿的三辊滚轧成形工艺,并通过有限元数值模拟对成形过程中的应力应变分布、成形载荷、圆角填充情况等进行对比。结果表明,采用三辊滚轧工艺可成形出离合器毂齿形状,并具有较好的成形效果。在此基础上,进一步探讨了轧辊转速和摩擦等关键参数对成形性的影响,并确定出较优参数。
徐长续[8](2020)在《TA1钛板渐进成形减摩方法及其效果探究》文中进行了进一步梳理渐进成形技术作为一种先进的无模成形工艺,具有极高的灵活性、高的加工效率和更大的塑性变形能力,尤其适用于小批量和个性化板材成形。然而,较差的表面质量和过大的成形载荷仍是当前存在的问题,特别是对于一些难成形材料,例如钛及钛合金等。金属钛存在强度高、抗腐蚀和较宽的使用温度等许多优异的力学特性,在航空、航天等领域中应用广泛。渐进成形过程中依靠预先设定成形轨迹由数控机床控制成形工具连续碾压板材逐层加工使之发生塑性变形。成形工具作为一个至关重要的部件在成形时直接和成形板材接触,两者组成一个摩擦副,其接触状态显着影响成形载荷和成形件的性能。润滑介质可以在成形工具和板材之间形成一层薄膜避免两者直接接触,传统矿物油等润滑剂在成形载荷大时难以成形稳定的润滑油膜致使润滑失效。本文分别通过改变成形工具和板材表面特性来改变接触条件,从而达到减小摩擦力、提高表面质量和改善材料流动使其材料变形更均匀的目的。首先选择了常用的固体润滑剂二硫化钼用于大载荷成形过程中,进行了镍包二硫化钼自润滑涂层等离子喷涂实验。为此,探究了等离子喷涂参数对镍包二硫化钼自润滑涂层和TA1基体力学性能影响规律。分别进行了涂层板材单向拉伸实验、涂层显微硬度测试和粉末沉积率计算等,结果表明:涂层板材的屈服强度随着喷涂距离的减少和喷涂功率的增加呈下降趋势;显微硬度随喷涂距离和喷涂功率的增加而降低,随着主气流量的增加而增大;粉末沉积率和涂层硬度表现出一致的结果,即沉积率越大其硬度也越高。然后利用已制备好的涂层钛板进行渐进成形实验,分别从成形力、表面质量、成形温度等方面详细分析了不同喷涂参数制备的镍包二硫化钼自润滑涂层在减小摩擦力方面的效果。实验发现除了在主气流量为1800L·h-1时制备的自润滑涂层外均能有效降低成形时的摩擦力,相比于TA1钛板在传统润滑剂润滑条件下的摩擦系数下降约为80%;成形温度结果同成形力的分析大致相同也进一步说明成形力分析的准确性;自润滑涂层板材成形后接触面的粗糙度更高,但在非接触面表现出更低的表面粗糙度值。磨损率表明成形件的表面仍存在自润滑涂层,说明自润滑涂层不仅可以在板材加工过程中起到减摩润滑的效果,还可以在成形件后续的服役过程中继续起到润滑作用。最后设计了一种能够用于渐进成形的实现大角度加工的滚动成形工具。利用有限元仿真软件ABAQUS强大的功能,对比了半球形滑动成形工具和滚动成形工具在成形过程中在减小摩擦力、厚度减薄率和等效应变等方面的效果。结果发现,相比于滑动摩擦形式的成形工具,滚动摩擦形式的成形工具能够显着降低成形时的摩擦力;同时由于摩擦力的降低更有利于材料的流动,板材的应变更加均匀,最大减薄率也有所降低,更有利于提高板材的成形极限。本文通过采用固体润滑剂和滚动成形工具实现了减小TA1钛板渐进成形时摩擦力过大等目的。为进一步提高固体润滑剂和板材之间的结合强度选择了等离子喷涂工艺在TA1板材上制备了镍包二硫化钼自润滑涂层,并探究了大气等离子喷涂主要参数对TA1板材机械性能和制备的镍包二硫化钼涂层在渐进成形减摩效果的影响。在对比滑动和滚动两种不同类型成形工具在渐进成形中的减摩效果研究中,利用有限元的方法探究了应变等在实验中不易获得的数据。当前的工作提出的两种方法可有效降低TA1板材渐进成形中的摩擦力,对降低成形载荷和提高成形件质量提供了理论依据和方法措施,具有一定的应用潜力。
翟维东[9](2020)在《铝合金薄板超声辅助渐进成形表面质量及表面材料流动特性探究》文中研究说明渐进成形技术因其灵活的加工性以及较低的成本在塑性成形领域占据优势,但成形件的表面质量始终是制约渐进成形工业化的关键因素。同时,随着超声辅助成形技术的进一步发展,超声振动对于表面质量及成形性能提高的独特优势在多种加工工艺上已得到验证。基于此,本文针对铝合金薄板开展了超声辅助渐进成形表面质量及表面材料流动特性探究。首先,本章利用三维表面高度参数与功能参数指标对渐进成形表面形貌进行表征,分析了工艺参数以及板材轧制方向对成形工件Sa、Sku、Ssk、Sbi以及Sci的影响规律。进行了工艺参数优化,确定了接触表面和非接触表面5种表征指数的最优值的工艺参数组合,并获得了最优表面形貌的工艺参数组合。基于渐进成形工艺参数步距、工具头直径以及转速对接触表面形貌的影响,建立了表面质量三维表征参数的有效预测模型,实现了接触表面形貌的有效预测和控制。其次,将超声振动引入到渐进成形工艺中,探究了超声振动参数与关键工艺参数(步距和轧制方向)对成形工件表面形貌的影响。利用白光干涉仪获得了超声辅助渐进成形表面的周期性凹痕特征,利用高斯滤波分离了粗糙度表面与波纹度表面,对其进行表面幅度参数表征,分析了超声引起的周期性凹痕特征的作用效果,发现超声振动的施加有效地降低了表面平均偏差(Sa)以及表面偏斜度指标(Sku)。最后,探究了超声振动对表面功能参数表征的影响,确定了有无超声振动时不同表面形貌产生的表面性能的变化。随后,利用理论建模、有限元建模以及实验测试三种方法,探究了超声辅助渐进成形表面材料流动与变形特性。施加超声振动后,表面材料流动量明显增加,导致更多材料参与到变形中。材料流动量会随着振幅的提高而明显提高,而随着频率的增加而略有减小。材料流动量的增加对流动变形应力的降低有效地降低了成形力,此外由于超声振动带来的表面分离效应也是原因之一。另外,超声振动有效地降低了沿厚度方向的应力与Mises应力,而这对于表面质量以及表面性能的提高具有积极作用。最后,通过合理的实验以及测试方法,对超声辅助渐进成形件的表面性能以及成形性能进行了详细分析。首先探究超声振动对表面硬度、表面残余应力以及表面微观组织的影响,随后探究了不同工艺参数下超声振动对工件厚度及成形极限的影响,发现施加超声振动后成形件的最小厚度在不同工艺参数下均得到提高。最后,利用拉伸实验揭示了超声振动提高板材塑性的机理。
李足[10](2020)在《振动加载辅助成形机理及其用于非晶基复合材料的制备》文中进行了进一步梳理振动加载辅助塑性成形技术因具有降低材料变形抗力、提高成形极限与产品质量、降低能耗并提高生产效率等特点,不仅有利于常规金属材料的塑性加工,且有望成为一些难变形材料最有效的加工途径。在航空航天、汽车工业、武器装备等领域表现出广泛的应用前景。但迄今为止,无论是从唯象力学还是从晶体塑性理论,人们尚未真正阐明振动加载对金属塑性成形影响的物理本质,理论研究相对滞后。这严重迟滞了振动加载辅助成形技术在金属塑性加工领域的广泛应用。究其原因,主要是传统实验方法难以对成形过程中的物理场量进行有效的观测。此外,多晶材料在振动载荷作用下的组织结构演变为揭示其成形机理增加了复杂性。因此,本研究突破传统理论研究的局限性,选择单晶和非晶两种结构简单的金属材料作为研究对象,采用低频振动加载消除温升效应。探索了振动加载对单晶Cu和非晶合金塑性成形能力的影响规律,并对其影响本质进行了深入分析。特别针对原子尺度结构均匀、不存在位错、晶界的非晶态合金,探索了超声振动对过冷液态非晶合金与异质金属界面结合的影响,并揭示冶金结合机理。在此基础上,通过改变异质金属的空间分布,采用超声振动辅助热塑性成形技术,制备出高强、高韧Zr基非晶复合材料,为解决非晶合金的本征脆性提供了一种新的思路,也为探索超声振动塑性成形技术在非晶合金这类新材料中的应用提供的新的途径。通过上述研究,获得如下重要进展:(1)系统研究振动加载对单晶铜拉伸变形行为的影响,发现振动加载可有效增加单晶铜的变形能力。理论分析表明:振动加载激发了单晶铜中更多滑移系的开动,多滑移系的协同运动使其相对准静态变形表现出更大的塑性变形能力。值得思考的是,若金属材料中不存在位错等缺陷,振动加载又将如何提高金属材料的成形能力。(2)在上述基础上,选择不存在位错及晶界等缺陷、原子尺度均匀的非晶合金作为研究对象,系统研究了振动加载对非晶合金变形的影响规律,并揭示其机理。鉴于非晶合金的塑性成形发生于过冷液态条件,因此本研究选择三种不同脆度(粘度随温度变化程度)的非晶合金:Pd40Cu30Ni10P20,Zr35Ti30Be26.75Cu8.25和La55Al25Ni5Cu10Co5作为研究对象。结果表明:三种体系非晶合金的拉伸塑性(对应成形能力)均随振动频率的增加而增大,表现出振动频率敏感性。且在相同的振动加载条件下,脆度越大的非晶合金体系表现出更强的成形能力。理论分析表明:振动加载诱导非晶合金内部自由体积浓度增加,进而降低其粘度,并提高其成形能力。脆度大的非晶合金,内部原子具有更加明显的动力学非均匀特征,因此在振动载荷的作用下,更易产生自由体积,从而更利于变形能力的提升。分子动力学模拟分析揭示,振动加载能够抑制非晶合金内部流动单元的聚集,并破坏流动单元之间的关联作用,从而降低非晶合金的粘度。由此可见,振动加载对自由体积浓度/粘度及流动单元运动的影响,是提高非晶态合金的成形能力的主要原因。(3)通过提高振动频率至超声振动,进一步增强过冷液态非晶合金的热塑性成形能力,并结合超声振动的自清洁效应和加速原子扩散的特性,实现了非晶合金与不锈钢网的界面冶金结合。将过冷液态Zr35Ti30Be26.75Cu8.25非晶合金与不锈钢网叠加在一起,采用超声振动辅助热塑性成形技术制备三明治结构复合材料。结果发现:Zr35Ti30Be26.75Cu8.25非晶合金与不锈钢界面实现了冶金结合。理论分析表明:超声振动引起材料表层氧化皮破裂,促使材料新鲜界面接触,同时加速界面处原子扩散,是实现界面间的冶金结合的主要原因。通过增加不锈钢网层数,复合材料的断裂韧性从65 MPa·m1/2(单相非晶)增加至132 MPa·m1/2(三明治结构)。(4)通过调控增韧第二相的空间分布,实现了高强高韧非晶基复合材料的制备。本研究提出采用激光3D打印与超声振动热塑性成形耦合技术,将3D打印Ti6Al4V框架与Zr35Ti30Be26.75Cu8.25非晶合金复合,制备出框架增韧的复合材料。结果表明:Zr35Ti30Be26.75Cu8.25非晶合金与Ti6Al4V增韧框架在界面处实现了冶金结合,验证了超声振动在促进异质金属界面冶金结合的普适性,为优选非晶基复合材料韧性第二相扩大了选择范围。此外,通过调节Ti6Al4V框架的几何分布,制备出的Zr基非晶复合材料,其断裂韧性高达213 MPa?m1/2,同时保持1 GPa的高弯曲强度。理论分析表明:高断裂韧性主要源自Ti6Al4V框架自身的塑性变形,降低了裂纹尖端扩展驱动能,同时促进剪切带增殖,导致裂纹在扩展过程中发生偏折。有限元模拟表明,通过优化Ti6Al4V框架尺寸、构型等因素,有望进一步提升非晶基复合材料的综合力学性能。
二、智能与控制在塑性加工制备与成形中的应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、智能与控制在塑性加工制备与成形中的应用(论文提纲范文)
(1)基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制研究(论文提纲范文)
指导教师对博士论文的评阅意见 |
指导小组对博士论文的评阅意见 |
答辩决议书 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 研究背景 |
1.3 三维曲面柔性成形技术的研究现状 |
1.3.1 多点成形 |
1.3.2 柔性拉伸成形 |
1.3.3 单点渐进成形 |
1.4 采用辊状工具的三维曲面柔性成形技术研究现状 |
1.4.1 柔性辊压成形 |
1.4.2 柔性卷板成形 |
1.4.3 柔性轧制 |
1.5 采用辊状工具的三维曲面柔性成形技术数值模拟的现状 |
1.6 选题意义及主要研究内容 |
1.6.1 选题意义 |
1.6.2 主要研究内容 |
1.7 小结 |
第二章 基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制基础研究 |
2.1 引言 |
2.2 基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制方法的提出 |
2.3 基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制方法 |
2.3.1 基本概念 |
2.3.2 成形原理 |
2.3.3 过程分析 |
2.4 曲面轧制特征的几何描述 |
2.5 过程控制方法 |
2.6 轧辊关键参数选取方案与成形特点 |
2.6.1 轧辊中截面直径的确定 |
2.6.2 装置结构设计与成形特点 |
2.7 小结 |
第三章 基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制过程有限元建模 |
3.1 引言 |
3.2 有限元建模所涉及的关键工艺参数 |
3.3 有限元软件的控制方程 |
3.4 有限元软件设置 |
3.4.1 沙漏控制 |
3.4.2 网格细化 |
3.4.3 材料模型与接触摩擦条件 |
3.5 加载条件和边界条件的施加 |
3.5.1 位移载荷 |
3.5.2 旋转载荷 |
3.5.3 对称约束 |
3.6 工艺参数设计 |
3.6.1 不均匀辊缝的影响变量及设计 |
3.6.2 数值模拟结果 |
3.6.3 试验验证 |
3.7 小结 |
第四章 基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制过程力学分析 |
4.1 引言 |
4.2 变形特征的力学描述 |
4.3 主要工艺参数对成形件应力应变场的影响 |
4.3.1 最大减薄量 |
4.3.2 轧辊轴向半径 |
4.3.3 纵向弯曲的力学特点 |
4.4 板料初始尺寸与结果变量之间的对应关系 |
4.4.1 板料初始厚度不同 |
4.4.2 等长宽比且初始宽度不同 |
4.5 成形力及其影响因素分析 |
4.6 小结 |
第五章 基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制变形分析与工艺研究 |
5.1 引言 |
5.2 关联工艺参数对成形件的纵向变形的影响 |
5.2.1 最大压下率和板厚 |
5.2.2 轧辊轴向半径和板宽 |
5.3 成形误差的产生及其影响因素 |
5.3.1 压下量对成形误差的影响 |
5.3.2 板厚对成形误差的影响 |
5.4 变形分析与工艺参数设计 |
5.5 鞍形件成形工艺研究 |
5.5.1 成形过程的应力应变分析 |
5.5.2 板形控制 |
5.6 小结 |
第六章 基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制试验研究 |
6.1 引言 |
6.2 曲面精度研究 |
6.2.1 影响因素分析 |
6.2.2 成形件均匀性分析 |
6.2.3 轧辊轴向半径差不同时成形件的曲面精度 |
6.3 柔性成形特点的验证 |
6.3.1 最大减薄量对成形件纵向变形的影响 |
6.3.2 轧辊轴向半径对成形件纵向变形的影响 |
6.4 不同尺寸和型面的试验结果 |
6.4.1 决定成形件型面类型的直接因素 |
6.4.2 不同尺寸的试件 |
6.5 小结 |
第七章 结论与展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的学术论文及主要成果 |
致谢 |
(2)铜锡合金筒形件热旋压成形数值模拟及试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 热旋压模拟及试验研究现状 |
1.3 铜锡合金塑性成形研究现状 |
1.4 课题来源及主要研究内容 |
2 热旋压成形及有限元理论基础 |
2.1 引言 |
2.2 强力热旋压成形理论 |
2.2.1 三旋轮错距热旋变形特点 |
2.2.2 筒形件热强旋时金属的塑性流动理论 |
2.2.3 筒形件热强旋基本力学理论 |
2.3 强力热旋压有限元模拟理论基础 |
2.3.1 虚功方程 |
2.3.2 弹塑性问题的增量方程 |
2.3.3 热弹塑性本构方程 |
2.3.4 有限元求解方程 |
2.4 本章小结 |
3 铜锡合金筒形件热旋压数值模拟 |
3.1 数值模拟试验设计 |
3.1.1 恒定工艺参数 |
3.1.2 正交试验设计 |
3.2 铜锡合金筒形件热旋压有限元模型的建立 |
3.2.1 三维几何模型建立 |
3.2.2 材料属性及热参数设定 |
3.2.3 运动和约束定义 |
3.2.4 接触方式定义 |
3.2.5 网格划分技术 |
3.2.6 模型检查 |
3.2.7 可靠性验证 |
3.3 热旋件成形精度分析及工艺参数优化 |
3.3.1 成形精度测量 |
3.3.2 极差分析 |
3.3.3 灰色关联度优化 |
3.3.4 优化结果对比与验证 |
3.4 本章小结 |
4 试验设计及设备 |
4.1 引言 |
4.2 试验设计 |
4.2.1 总减薄率 |
4.2.2 旋压温度 |
4.2.3 退火工艺 |
4.3 试验材料及设备 |
4.4 试验步骤 |
4.5 力学性能测试 |
4.6 微观结构表征 |
4.6.1 金相组织分析 |
4.6.2 晶粒大小测量 |
4.7 本章小结 |
5 铜锡合金筒形件热旋压试验研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验结果讨论 |
5.3 热旋件微观组织与力学性能分析 |
5.3.1 总减薄率对热旋件组织和性能的影响 |
5.3.2 旋压温度对热旋件组织和性能的影响 |
5.3.3 退火工艺对热旋件组织和性能的影响 |
5.4 综合评分选优 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果 |
致谢 |
(3)铝合金半固态浆料的剪切/振动耦合亚快速凝固高效制备技术与设备(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 铝合金的加工与应用概括 |
1.2 半固态成形技术的概念与特点 |
1.3 半固态成形的基本工艺路线 |
1.4 半固态成形技术的应用现状 |
1.5 半固态流变成形技术概括 |
1.6 金属半固态浆料的制备技术 |
1.6.1 旋转热焓平衡法制浆技术 |
1.6.2 气泡扰动法制浆技术 |
1.6.3 机械搅拌法制浆技术 |
1.6.4 电磁搅拌法制浆技术 |
1.6.5 冷却倾斜板浇注法制浆技术 |
1.6.6 其他制浆技术 |
1.7 有限元模拟在半固态浆料制备过程中的应用 |
1.8 本文的研究目的与研究内容 |
1.8.1 研究目的 |
1.8.2 研究内容 |
第2章 高质量铝合金半固态浆料高效制备技术平台的搭建 |
2.1 剪切/振动耦合亚快速凝固制浆设备平台的整体设计与构建 |
2.2 剪切/振动耦合亚快速凝固制浆设备的调试 |
2.2.1 剪切/振动耦合亚快速凝固制浆设备的控制 |
2.2.2 导流器结构的改造 |
2.2.3 倾斜板结构的设计 |
2.2.4 倾斜板涂层的选择 |
2.2.5 倾斜板振动方向和功率的选择 |
2.2.6 取样方法的优化 |
2.3 小结 |
第3章 剪切/振动耦合亚快速凝固制浆中温度场与固相分数的数值模拟 |
3.1 COMSOL Multiphysics数值模拟仿真软件 |
3.1.1 COMSOL Multiphysics简介 |
3.1.2 COMSOL Multiphysic的优势 |
3.1.3 COMSOL Multiphysics模拟步骤 |
3.1.4 多物理场耦合求解方法 |
3.2 流体动力学与传热模型 |
3.2.1 流体动力学模型 |
3.2.2 传热模型 |
3.3 铝合金的物性参数、流变成形常用固相分数与工艺参数的选择 |
3.3.1 Al-8Si合金的物性参数 |
3.3.2 流变成形常用的固相分数 |
3.3.3 模拟工艺参数 |
3.4 模拟过程 |
3.4.1 模拟假设 |
3.4.2 建立几何模型 |
3.4.3 边界条件的设置 |
3.4.4 求解设置及后处理 |
3.5 模拟结果与讨论 |
3.5.1 浇注温度对温度场与固相分数的影响 |
3.5.2 浇注速度对温度场与固相分数的影响 |
3.5.3 倾斜板的倾斜角度对温度场与固相分数的影响 |
3.5.4 倾斜板的长度对温度场与固相分数的影响 |
3.6 小结 |
第4章 制浆工艺参数对Al-8Si合金半固态浆料的影响 |
4.1 实验过程 |
4.1.1 实验材料 |
4.1.2 实验设备 |
4.1.3 实验方法 |
4.2 结果与讨论 |
4.2.1 冷却水对半固态浆料组织的影响 |
4.2.2 浇注温度对半固态浆料组织的影响 |
4.2.3 倾斜板的倾斜角度对半固态浆料组织的影响 |
4.2.4 振动频率对半固态浆料组织的影响 |
4.2.5 浇注速度对半固态浆料组织的影响 |
4.3 小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
(4)大飞机铝合金轮毂模锻成形关键技术研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 铝合金的发展与研究现状 |
1.2.1 铝合金概述及特点 |
1.2.2 2XXX系铝合金发展及应用 |
1.2.3 2014 铝合金研究现状 |
1.3 大飞机轮毂研究现状 |
1.3.1 大飞机轮毂发展趋势 |
1.3.2 大飞机轮毂成形工艺现状 |
1.4 体积成形数值模拟 |
1.4.1 塑性成形求解方法介绍 |
1.4.2 有限元数值模拟技术的发展及现状 |
1.4.3 有限元数值模拟软件DEFORM简介 |
1.5 课题的研究内容、目的和意义 |
1.5.1 课题研究内容 |
1.5.2 课题研究目的及意义 |
2 大飞机轮毂用2014 铝合金高温流变应力模型研究 |
2.1 材料及实验方案确定 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 试验方案 |
2.2 热变形参数对2014 铝合金流变应力的影响 |
2.2.1 变形温度对材料流变应力的影响 |
2.2.2 变形速率对材料流变应力的影响 |
2.2.3 真应力应变曲线有效性检验 |
2.3 2014 铝合金本构模型建立 |
2.3.1 本构模型理论介绍 |
2.3.2 Arrhenius本构模型求解 |
2.4 本章小结 |
3 铝合金轮毂成形工艺设计、模拟及优化 |
3.1 轮毂零件结构分析及锻件设计 |
3.1.1 轮毂零件结构分析 |
3.1.2 轮毂锻件设计 |
3.1.3 锻件成形工艺分析 |
3.2 终压成形数值模拟及优化 |
3.2.1 终压模具设计 |
3.2.2 终压成形有限元模型建立 |
3.2.3 终压坯料设计及优化 |
3.3 预压及毛压成形数值模拟及优化 |
3.3.2 预压成形数值模拟及优化 |
3.3.3 锻件毛压成形设计 |
3.4 不同工艺参数对锻件影响 |
3.4.1 不同成形速度成形结果的差异 |
3.4.2 不同摩擦系数对成形结果影响 |
3.4.3 不同始锻温度对成形结果影响 |
3.5 本章小结 |
4 铝合金轮毂模锻成形过程微观组织有限元模拟 |
4.1 2014 铝合金微观组织模型建立 |
4.1.1 动态再结晶模型介绍 |
4.1.2 动态再结晶模型参数确定 |
4.1.3 铸锭径向不同位置晶粒尺寸统计 |
4.2 大飞机轮毂成形微观组织有限元模拟 |
4.2.1 轮毂成型过程微观组织有限元模型的建立 |
4.2.2 制坯及毛压过程 |
4.2.3 预压过程 |
4.2.4 终压过程 |
4.3 工艺参数对锻件微观组织影响 |
4.3.1 不同摩擦系数对锻件微观组织影响 |
4.3.2 不同成形速度对微观组织影响 |
4.3.3 不同始锻温度对微观组织影响 |
4.4 本章小结 |
5 铝合金轮毂模锻成形过程首轮试验及缺陷分析 |
5.1 成形过程全流程模拟验证 |
5.1.1 毛压工序 |
5.1.2 预压工序 |
5.1.3 终压工序 |
5.2 毛压实验结果及分析 |
5.2.1 毛压实验结果 |
5.2.2 毛压结果分析 |
5.3 预压实验结果及分析 |
5.4 终压实验结果及分析 |
5.4.1 终压实验结果 |
5.4.2 终压结果分析 |
5.5 本章小结 |
6 铝合金轮毂模锻成形工艺及模具结构参数优化与生产试验 |
6.1 铝合金轮毂毛压成形优化 |
6.1.1 改变成形步骤 |
6.1.2 修改模具结构 |
6.1.3 制坯模设计 |
6.2 铝合金轮毂终压成形优化 |
6.2.1 成形方法优化 |
6.2.2 模具结构优化 |
6.3 铝合金轮毂成形优化结果分析 |
6.3.1 宏观质量分析 |
6.3.2 晶粒组织分析 |
6.3.3 力学性能检测 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
附录 |
A.作者在攻读学位期间发表的论文目录 |
B.作者在攻读学位期间取得的科研成果目录 |
C.学位论文数据集 |
致谢 |
(5)连接管扩口法兰增量成形技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 增量成形技术研究进展 |
1.2.1 增量成形技术 |
1.2.2 增量成形技术的国内外发展概况 |
1.3 增量成形技术在管材加工中的应用 |
1.4 有限元技术的发展及应用 |
1.4.1 有限元分析的本质 |
1.4.2 有限元的发展与应用 |
1.5 本文的主要研究内容 |
2 增量成形扩口翻边理论分析 |
2.1 金属塑性变形的力学基础 |
2.2 增量成形扩口翻边工艺 |
2.2.1 增量成形扩口翻边原理 |
2.2.2 成形方案的拟定 |
2.2.3 材料流动规律 |
2.2.4 应力应变分析 |
2.2.5 变形程度与管坯尺寸计算 |
2.3 成形路线的选择 |
2.4 扩口翻边成形的影响因素 |
2.5 本章小结 |
3 增量成形扩口翻边的研究方法 |
3.1 增量成形扩口翻边的试验方法 |
3.1.1 成形工具的设计 |
3.1.2 试验设备 |
3.1.3 试件材料 |
3.1.4 试验流程 |
3.2 有限元数值模拟方法 |
3.3 有限元模型建立 |
3.3.1 几何模型的建立和装配 |
3.3.2 材料属性的设置和分析步的定义 |
3.3.3 接触和边界条件的定义 |
3.3.4 网格的划分 |
3.3.5 后置处理 |
3.4 本章小结 |
4 长锥管增量成形扩口工艺研究 |
4.1 零件特征及技术要求 |
4.2 试验装置 |
4.3 长锥管扩口的有限元模型 |
4.4 成形结果分析 |
4.4.1 仿真效果 |
4.4.2 试验结果 |
4.5 失稳缺陷分析 |
4.6 改进方法 |
4.7 成形件分析 |
4.8 扩口成形中的其它缺陷 |
4.9 本章小结 |
5 管端增量成形翻边工艺研究 |
5.1 试验及有限元模拟准备 |
5.2 管端翻边成形及其分析 |
5.2.1 试验及模拟结果 |
5.2.2 翻边过程的厚向变形分析 |
5.2.3 翻边成形极限研究 |
5.3 工艺参数对成形结果的影响 |
5.3.1 进给速度的影响 |
5.3.2 主轴转速的影响 |
5.3.3 摩擦与润滑的影响 |
5.3.4 成形道次的影响 |
5.4 工艺路线总结 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间主要研究成果 |
(6)镁合金汽车覆盖件精密成型技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 镁合金介绍 |
1.2.1 镁合金的主要特点 |
1.2.2 镁合金的分类 |
1.2.3 镁合金的应用 |
1.3 镁合金塑性成形 |
1.3.1 镁合金塑性成形特征 |
1.3.2 变形镁合金的塑性成形方法 |
1.4 镁合金冲压成形 |
1.4.1 镁合金板材的基本性能参数 |
1.4.2 成形工艺参数 |
1.5 镁合金板材冲压成形模拟技术发展现状 |
1.6 本课题的研究意义和内容 |
1.6.1 研究意义 |
1.6.2 研究内容 |
第2章 AZ31B镁合金拉伸实验以及本构方程的建立 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验方法 |
2.3 AZ31B镁合金拉伸流变行为 |
2.3.1 真应力应变曲线 |
2.3.2 延伸率 |
2.4 本构方程的模型理论 |
2.5 本章小结 |
第3章 AZ31B镁合金板材性能参数研究 |
3.1 引言 |
3.2 AZ31B镁合金的塑性各向异性 |
3.2.1 实验方法 |
3.2.2 实验结果及分析 |
3.3 AZ31B镁合金的成形极限图 |
3.3.1 成形极限图的试验方法 |
3.3.2 成形极限图的确定 |
3.4 本章小结 |
第4章 覆盖件模面设计及冷冲压成形数值模拟 |
4.1 引言 |
4.2 数值模拟软件Auto Form基本介绍 |
4.3 覆盖件模型的建立及可行性分析 |
4.4 覆盖件数值模拟的模面设计 |
4.4.1 压料面的设计 |
4.4.2 拉深筋的设计 |
4.4.3 工艺补充面的设计 |
4.5 覆盖件钢材冷冲压数值模拟 |
4.5.1 前处理设置 |
4.5.2 仿真结果分析 |
4.6 覆盖件镁合金冷冲压数值模拟 |
4.6.1 压边力对成形的影响 |
4.6.2 应变速率对成形的影响 |
4.7 本章小结 |
第5章 镁合金覆盖件高温成形数值模拟 |
5.1 引言 |
5.2 压边力对热成形的影响 |
5.3 应变速率对热成形的影响 |
5.4 温度对热成形的影响 |
5.5 成形工艺的确定和分析 |
5.6 镁合金车门卷边工艺设计 |
5.7 本章小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
(7)车辆齿形离合器毂塑性成形工艺设计与数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 自动变速器与离合器工作原理 |
1.2.1 车辆自动变速器 |
1.2.2 离合器工作原理 |
1.2.3 离合器毂结构特点与作用 |
1.3 齿形离合器毂成形技术研究及生产应用现状 |
1.3.1 离合器毂用材的发展 |
1.3.2 国外研究及生产应用发展现状 |
1.3.3 国内离合器毂齿成形研究现状 |
1.3.4 数值模拟在离合器毂成形研究中的应用 |
1.4 离合器毂齿塑性成形工艺及特点 |
1.4.1 毂齿冲挤成形 |
1.4.2 毂齿辊挤成形 |
1.4.3 毂齿多点辊压成形 |
1.4.4 毂齿滚打成形 |
1.4.5 内毂齿旋压成形 |
1.4.6 毂齿径向锻打成形 |
1.5 选题的意义及研究内容 |
第2章 齿形离合器毂成形工艺设计与数值分析理论基础 |
2.1 离合器毂零件结构及用材 |
2.1.1 零件结构分析 |
2.1.2 材料选择 |
2.2 离合器毂零件成形工艺方案制定 |
2.2.1 毛坯下料 |
2.2.2 筒形坯料拉深与冲孔 |
2.2.3 毂齿成形与整形 |
2.2.4 修边和冲侧孔 |
2.3 工艺参数及成形力计算 |
2.3.1 工艺参数计算 |
2.3.1.1 坯料尺寸的计算 |
2.3.1.2 拉深参数的计算 |
2.3.2 成形力的计算 |
2.4 离合器毂零件成形工步图 |
2.5 离合器毂成形数值模拟基础 |
2.5.1 数值模拟的必要性 |
2.5.2 DEFORM软件及特点 |
2.5.3 大变形问题有限元求解 |
2.5.3.1 有限变形问题描述 |
2.5.3.2 有限元方程的求解 |
2.5.4 接触表面摩擦模型 |
2.6 本章小结 |
第3章 毂齿冲挤成形数值模拟分析 |
3.1 有限元模型构建 |
3.1.1 几何模型 |
3.1.2 分网与位移边界条件 |
3.1.3 加载方式与接触设置 |
3.2 三种冲挤成形过程对比分析 |
3.2.1 整体应力应变场变化 |
3.2.2 成形载荷对比 |
3.2.3 变形区应力和应变分析 |
3.2.4 圆角填充情况 |
3.2.5 回弹情况对比 |
3.3 主要影响因素分析 |
3.3.1 凹模入模角对成形的影响 |
3.3.2 冲挤速度对成形的影响 |
3.3.3 摩擦对成形的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 毂齿轴向辊挤成形数值模拟分析 |
4.1 两步辊挤成形方案与滚轮设计 |
4.2 有限元模型的建立 |
4.2.1 几何模型 |
4.2.1.1 整体辊挤几何建模 |
4.2.1.2 三点辊挤几何建模 |
4.2.2 网格划分与边界条件设置 |
4.2.3 加载方式与接触设置 |
4.3 三点与整体轴向辊挤成形对比分析 |
4.3.1 应力与应变分布 |
4.3.2 截面应力应变分布特点 |
4.3.2.1 整体辊挤截面应力应变变化 |
4.3.2.2 三点辊挤截面应力应变变化 |
4.3.3 成形载荷对比分析 |
4.3.4 圆角填充情况 |
4.3.5 回弹情况对比 |
4.4 三点辊挤主要影响因素分析 |
4.4.1 凸模运动速度对成形性的影响 |
4.4.2 滚轮直径对成形的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 毂齿三辊滚轧成形工艺设计与分析 |
5.1 三辊滚轧成形工艺设计 |
5.1.1 成形工艺的提出 |
5.1.2 齿形件滚轧工艺原理 |
5.1.3 三辊滚轧成形步骤 |
5.2 有限元模型的建立 |
5.2.1 几何模型的建立 |
5.2.2 接触条件 |
5.2.3 网格划分 |
5.2.4 运动参数 |
5.2.5 其他 |
5.3 数值模拟结果分析 |
5.3.1 变形过程分析 |
5.3.2 应力应变场分布 |
5.3.3 成形载荷分析 |
5.3.4 填充性分析 |
5.3.5 回弹变形分析 |
5.4 主要工艺参数对毂齿成形的影响 |
5.4.1 轧辊转速的影响 |
5.4.2 摩擦的影响 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间主要成果 |
致谢 |
(8)TA1钛板渐进成形减摩方法及其效果探究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 渐进成形技术概述 |
1.2.1 渐进成形原理及参数 |
1.2.2 渐进成形设备 |
1.2.3 渐进成形应用 |
1.3 钛及钛合金渐进成形研究现状 |
1.4 渐进成形中摩擦特性研究现状 |
1.5 论文主要研究内容及框架 |
1.5.1 论文提出 |
1.5.2 论文主要内容 |
1.5.3 论文框架 |
第2章 等离子喷涂制备自润滑涂层及其性能分析 |
2.1 引言 |
2.2 等离子喷涂及自润滑涂层制备概述 |
2.3 实验材料 |
2.3.1 基体材料 |
2.3.2 粉末材料 |
2.4 涂层制备 |
2.4.1 实验设备 |
2.4.2 喷涂路径 |
2.4.3 喷涂参数 |
2.5 性能测试及结果分析 |
2.5.1 拉伸实验 |
2.5.2 显微硬度测试 |
2.5.3 粉末沉积率 |
2.6 小结 |
第3章 自润滑涂层钛板渐进成形实验及结果分析 |
3.1 引言 |
3.2 渐进成形实验 |
3.2.1 实验装置 |
3.2.2 实验参数 |
3.3 成形力分析 |
3.3.1 横向力 |
3.3.2 轴向力 |
3.3.3 摩擦系数对比 |
3.4 成形件表面质量 |
3.5 成形温度 |
3.6 磨损率 |
3.7 小结 |
第4章 大角度滚动成形工具设计及其减摩性能仿真 |
4.1 引言 |
4.2 成形工具对成形性能的影响 |
4.3 大角度滚动成形工具设计 |
4.3.1 负压吸附机构设计 |
4.3.2 电磁吸附机构设计 |
4.3.3 成形角度及供油压力计算 |
4.4 有限元方法在渐进成形中的应用 |
4.5 滚动成形工具渐进成形仿真 |
4.5.1 有限元软件选择 |
4.5.2 几何模型建立 |
4.5.3 材料属性 |
4.5.4 接触定义 |
4.5.5 单元类型 |
4.5.6 路径设定 |
4.5.7 网格划分 |
4.6 仿真模型验证 |
4.6.1 能量验证 |
4.6.2 成形力验证 |
4.7 仿真结果分析 |
4.7.1 横向成形力 |
4.7.2 减薄率 |
4.7.3 等效塑性应变 |
4.7.4 未变形区扭转位移 |
4.8 小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表的论文及参加科研项目 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(9)铝合金薄板超声辅助渐进成形表面质量及表面材料流动特性探究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 渐进成形的分类 |
1.3 渐进成形技术研究现状 |
1.3.1 表面质量 |
1.3.2 表面塑性流动特性 |
1.3.3 工件性能 |
1.4 超声辅助渐进成形研究现状 |
1.4.1 国外学者的研究 |
1.4.2 国内学者的研究 |
1.5 论文内容与框架 |
1.5.1 论文的提出 |
1.5.2 论文结构与主要内容 |
第2章 渐进成形表面形貌的表征与预测 |
2.1 引言 |
2.2 渐进成形表面的表征方法介绍 |
2.3 实验设计方案 |
2.3.1 实验设计 |
2.3.2 实验条件 |
2.3.3 加工表面形貌和粗糙度测量 |
2.4 工艺参数对表面形貌表征指数的影响 |
2.4.1 工艺参数对表面算术平均偏差的影响 |
2.4.2 工艺参数对表面偏斜度指数与峭度指数的影响 |
2.4.3 工艺参数对表面承载能力指数影响 |
2.4.4 工艺参数对核心区液体滞留指数影响 |
2.5 基于遗传算法的BP神经网络的表面形貌预测模型 |
2.5.1 基于遗传算法的BP神经网络结构设计 |
2.5.2 神经网络预测分析 |
2.6 本章小结 |
第3章 超声振动对渐进成形表面形貌的影响 |
3.1 引言 |
3.2 实验方案 |
3.2.1 实验设计 |
3.2.2 实验条件 |
3.2.3 表面形貌测量与高斯滤波 |
3.3 接触表面形貌特征影响 |
3.3.1 成形表面二维轮廓特征 |
3.3.2 粗糙度表面三维幅度参数表征 |
3.3.3 波纹度表面三维幅度参数表征 |
3.3.4 成形表面的功能参数表征 |
3.4 非接触表面形貌特征影响 |
3.4.1 幅度参数表征 |
3.4.2 功能参数表征 |
3.5 本章小结 |
第4章 渐进成形表面材料塑性流动与变形特性分析 |
4.1 引言 |
4.2 表面材料流动解析模型 |
4.2.1 基本假设 |
4.2.2 运动关系 |
4.2.3 锯齿型轨迹表面材料流动模型 |
4.2.4 阶梯型轨迹表面材料流动模型 |
4.3 表面材料流动有限元仿真模型 |
4.4 工艺参数对材料流动的影响 |
4.4.1 超声振动幅度的影响 |
4.4.2 超声振动频率的影响 |
4.4.3 步距与进给速度的影响 |
4.4.4 成形轨迹的影响 |
4.5 表面分离效应 |
4.6 直槽成形实验验证 |
4.7 本章小结 |
第5章 超声辅助渐进成形加工件性能探究 |
5.1 引言 |
5.2 实验方案 |
5.3 超声振动对表面性能的影响 |
5.3.1 表面硬度 |
5.3.2 表面残余应力 |
5.3.3 表面微观组织 |
5.4 超声振动对成形性能影响 |
5.4.1 成形厚度 |
5.4.2 成形极限 |
5.4.3 拉伸断口分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表的论文及参加科研项目 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(10)振动加载辅助成形机理及其用于非晶基复合材料的制备(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 振动加载辅助成形技术及发展 |
1.1.1 振动加载辅助成形原理 |
1.1.2 振动加载辅助成形的发展 |
1.2 振动加载成形技术的研究现状 |
1.3 振动加载辅助成形技术在非晶合金领域的研究现状 |
1.3.1 非晶合金的特点 |
1.3.2 非晶合金的流动机制和应用前景 |
1.3.3 非晶合金成形能力的研究现状 |
1.3.4 振动加载辅助非晶合金成形的研究现状 |
1.4 本文的选题意义及主要研究内容 |
2 单晶铜振动加载塑性成形机理 |
2.1 引言 |
2.2 振动加载单晶铜拉伸实验 |
2.2.1 单晶铜的制备 |
2.2.2 单晶铜振动辅助拉伸成形 |
2.2.3 微观组织结构表征 |
2.3 单晶铜振动加载塑性成形 |
2.3.1 振动辅助成形单晶铜的成形能力 |
2.3.2 振动辅助成形单晶铜的组织结构演变规律 |
2.4 振动加载条件下单晶铜的变形机制 |
2.4.1 振动加载条件下单晶铜的位错演变 |
2.4.2 单晶铜振动加载变形机理 |
2.5 本章小结 |
3 非晶合金振动加载热塑性成形机理 |
3.1 引言 |
3.2 非晶合金的振动加载热塑性成形实验 |
3.2.1 实验材料 |
3.2.2 DMA测试方法 |
3.2.3 微观组织表征 |
3.2.4 分子动力学模拟 |
3.3 振动加载对非晶合金热塑性成形能力的影响 |
3.4 非晶合金振动加载变形机理 |
3.4.1 振动加载下非晶合金微观结构演变 |
3.4.2 非晶合金变形机理 |
3.4.3 振动加载MD模拟 |
3.5 本章小结 |
4 超声振动辅助热塑性成形制备锆基非晶复合材料 |
4.1 引言 |
4.2 超声振动辅助热塑性成形实验 |
4.2.1 实验材料 |
4.2.2 超声振动辅助成形 |
4.2.3 非晶复合材料的断裂韧性测量 |
4.2.4 非晶复合材料的结构表征 |
4.2.5 复合材料成形有限元模拟 |
4.3 锆基非晶复合材料结构及性能 |
4.3.1 非晶复合材料界面 |
4.3.2 非晶复合材料的力学性能 |
4.4 非晶复合材料制备机理及性能分析 |
4.4.1 超声振动辅助成形模拟 |
4.4.2 冶金结合形成机制 |
4.4.3 增韧机理分析 |
4.5 本章小结 |
5 基于3D打印-超声振动耦合技术制备高强高韧锆基非晶复合材料 |
5.1 引言 |
5.2 3D打印框架增韧非晶复合材料制备 |
5.2.1 实验材料 |
5.2.2 超声振动辅助成形 |
5.2.3 非晶复合材料的断裂韧性测量 |
5.2.4 非晶复合材料的结构表征 |
5.2.5 三点弯曲有限元模拟 |
5.3 3D打印框架增韧非晶复合材料结构及力学性能 |
5.3.1 非晶复合材料的界面 |
5.3.2 非晶复合材料的力学性能 |
5.4 3D打印框架增韧非晶复合材料制备机理及性能分析 |
5.4.1 冶金结合形成机制 |
5.4.2 增韧机理分析 |
5.4.3 有限元模拟 |
5.5 本章小结 |
6 全文总结 |
6.1 主要结论 |
6.2 论文的创新点 |
6.3 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 攻读博士学位期间发表的论文及专利目录 |
四、智能与控制在塑性加工制备与成形中的应用(论文参考文献)
- [1]基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制研究[D]. 王欣桐. 吉林大学, 2021(01)
- [2]铜锡合金筒形件热旋压成形数值模拟及试验研究[D]. 高帅. 中北大学, 2021(09)
- [3]铝合金半固态浆料的剪切/振动耦合亚快速凝固高效制备技术与设备[D]. 刘坤. 兰州理工大学, 2021(01)
- [4]大飞机铝合金轮毂模锻成形关键技术研究[D]. 董旭刚. 重庆大学, 2020(02)
- [5]连接管扩口法兰增量成形技术研究[D]. 权成. 西安理工大学, 2020(01)
- [6]镁合金汽车覆盖件精密成型技术研究[D]. 尹颢. 西南交通大学, 2020(07)
- [7]车辆齿形离合器毂塑性成形工艺设计与数值模拟研究[D]. 贾阳阳. 吉林大学, 2020(08)
- [8]TA1钛板渐进成形减摩方法及其效果探究[D]. 徐长续. 山东大学, 2020(11)
- [9]铝合金薄板超声辅助渐进成形表面质量及表面材料流动特性探究[D]. 翟维东. 山东大学, 2020(11)
- [10]振动加载辅助成形机理及其用于非晶基复合材料的制备[D]. 李足. 华中科技大学, 2020(02)