宋锋涛开题报告新.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流宋锋涛开题报告新.精品文档.毕业(设计)论文开题报告系 别 机电工程系 专 业 飞行器制造工程 班 级 164001班 学生姓名 宋锋涛 学 号 103691 指导教师 王永军 报告日期 毕业(设计)论文开题报告表论文题目薄壁变曲率半管拉深成形技术研究学生姓名宋锋涛学 号103691指导教师王永军题目来源(划)科研生产实验室专题研究论文类型(划)设计论文其 他 一、 选题的意义及背景1.拉深工艺简介又称拉延,是利用拉深模在压力机的压力作用下,将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它是冲压基本工序之一。可以加工旋转体零件,还可加工盒
2、形零件及其它形状复杂的薄壁零件。包括变薄拉深和不变薄拉深。拉深模特点:结构相对较简单,与冲裁模比较,工作部分有较大的圆角,表面质量要求高,凸、凹模间隙略大于板料厚度。2.拉深工艺的意义及应用情况板料冲压成形是利用模具对金属板料进行压力加工,以获得设计所需求的形状、尺寸和性能的产品零件。它具有节省材料、效率高和成本低等优点,是机械、电子仪器仪表及航空航天等制造业中重要的加工工艺之一。拉深是板料冲压成形中最典型、应用最广的一种成形工艺,在生产实际中,有很多要用到拉深工艺方法制造的零件。3.课题来源及意义课题来源本课题来源是导师的自选研究课题,是一种对基本工艺、基本理论、模拟方法、实验等的研究;本课
3、题主要研究半管拉深的建模和拉深模拟计算分析的理论计算以及实验研究。涉及的内容主要是在考虑拉深变形实际中半管材料曲率变化规律和冷变形硬化规律的基础上,进行拉深工艺模拟分析的研究等。这些问题中有的内容前人已有了一定的研究但不够深入,变曲率半管成型目前国内研究较少。因此,探讨和研究这些内容都是具有较大的理论价值和实践意义,这些内容的预期研究结果必将对拉深工艺乃至冲压工艺理论的完善和对冲压实践水平的提高产生积极的影响。4.研究背景随着科学技术的不断进步和工业生产的发展,冷冲压技术也在不断革新和发展,主要表现在以下几方面:(1) 工艺分析计算方法的现代化。(2) 模具设计制造技术现代化。(3) 冷冲压生
4、产的机械化和自动化。(4) 为了满足产品更新换代快和生产批量少的发展趋势,发展了一些新的成型工艺。(5) 不断提高板料性能,以提高其成形能力和使用效果。(6) 冲压加工以其节材、节能和高生产效率等特点,在国民经济的加工工业得广泛的应用。 查阅质料得知目前拉深成型工艺研究主要集中于:有限元模拟分析计算、成型机的设计、理论研究等方面。大多取:盒型件、筒形件、球面型件及矩形件进行研究。半管类材料的拉深研究尚不多见。由于铝、镁合金质轻具有密度低、比强度和比刚度高、抗震及减振能力强、电磁屏蔽效果优异、尺寸稳定、导热性好、机械加工性能优良及易回收等优点, 在电子、电器、通讯、汽车、交通、航空、航天等领域具
5、有极其重要的应用价值和广阔的应用前景。当前通过挤压、轧制等塑性加工工艺加工的镁合金板材具有更高的强度、更好的延展性和更多样化的力学性能, 有效的解决了传统上铝、镁合金塑性加工性能差的问题。故现在多用铝、镁合金等研究拉深。如范立坤等在AZ31镁合金板料等温拉深研究中通过实验得出:在精确控制压边力以及采用良好的润滑条件下,AZ31镁合金板料在200以下具有良好的拉深成型能力; 当成型温度为150时,极限拉深比为2.0。当在100进行拉深时,单位压边力数值最大; 单位压边强度随温度的变化规律与拉深成型过程中材料的软化与硬化作用有关。目前拉深研究主要考虑:模具结构设计、成形温度、拉深速度、润滑条件、压
6、边方式、摩擦力等对拉深成形效果和极限拉深比的影响。贾春莉等在基于PAM-STAMP 三通半管拉深成形工艺的模拟中以航空航天飞行器管路结构件中三通管件为研究对象。通过对不同厚度、凹模圆角半径、压边力、凸凹模间隙等得到半管拉深最优的工艺参数,使得失稳趋势严重、凹模圆角处破裂等问题得到修整优化。同时得到结论:压边力的增加增大了拉裂趋势。对于薄壁变曲率半管拉深的研究我们计划先用CATIA软件进行三维建模,之后运用PAMSTAMP 模拟软件在基于PAM-STAMP 三通半管拉深成形工艺的模拟研究的基础上,考虑他们得出的压边力的增加增大了拉裂趋势这一结论。通过不同参数下半管成形后的厚度和质量,分析凹模圆角
7、半径、凸凹模间隙、压边力对零件成形质量的影响,并获得最优的工艺参数。这一研究将对今后薄壁变曲率半管拉深成型研究产生非常积极的影响,同时促进国内板料冲压成形技术的发展。二、国内外研究现状 国内外关于拉深的研究主要集中镁、铝合金板材拉深成形工艺分析与模具设计、板料等温拉深、薄壁金属冲压拉深成型工艺、矩形件拉深成型工艺研究等方面。如范立坤的AZ31镁合金板料等温拉深通过实验得出:在精确控制压边力以及采用良好的润滑条件的前提下, AZ31镁合金板料在200 以下具有良好的拉深成型能力; 当成型温度为150 时, 极限拉深比为2.0。当在100进行拉深时, 单位压边力数值最大;柳南关于薄壁金属冲压拉深成
8、型工艺的探讨论述了拉深常出现的问题及解决措施。唐德修的薄壁金属冲压拉深成型工艺的研究主要针对内燃机主发电机油箱冲压拉深的成型过程以及出现的拉薄,拉裂,压缩起皱等问题最后得出结论:对薄壁金属冲压拉深成型工艺研究表明,控制安普安变形率的值是提高残品质量的核心。王广林做的矩形件拉深成型工艺研究、郜瑞镁合金板材拉深工艺的研究与进展等。对于管材拉深成型国内外主要研究方法有:数值模拟计算、实验法、理论分析法等。其中数值模拟计算有:解析方程-解析解、解析方程-数值解、建立有限元模型。通常是数值模拟,实验,理论分析相结合的。1. 数值模拟计算1-1有限元法数值计算是目前分析塑性成形问题最有力的工具,但对于板料
9、成形因涉及到几何物理及边界多重非线性并存问题,计算量大,进行系统的分析需要大量计算时间。目前国内这方面的研究其中有哈尔滨工业大学金属精密热加工国防科技重点实验室的刁法玺、张凯锋进行的动力显式有限元模拟,他们建立了适合于三维板料成形分析的显式算法的有限元数学模型,采取集中质量矩阵,用动力显式算法来分析, 基于时间中心差分格式, 使位移计算显式化, 避免了由材料、几何、边界条件等高度非线性因素引起的计算收敛问题。并根据该模型开发了动力显式算法的板料成形过程模拟的有限元分析程序。有限元模拟软件有:DynaForm、ABAQUS、PAM-STAMP、DEFORM等。这些软件可以优化设计过程,缩短模具设
10、计和制造周期;通过各种力学模拟,提高冲压件质量等。1-2解析方程-解析解需要对成形模型进行很多假设,早期北京航空航天大学704教研室的曹增强、胡世光进行的半球形拉深件成形研究,推导出了计算每一瞬时的应力公式,解析方法直观,便于分析影响应力的因素,容易总结出经验公式。但这种算法进行很多假设,比如板料厚度变化均匀、简单加载、理想塑性材料等条件,有些部分与实际情况不符合。1-3解析方程-数值解虽然和解析方程-解析解一样,需要写出较符合模型的力学方程、本构方程和几何方程,但不推导最后的计算表达式,而是用计算机进行数值计算。这种算法在进行力学分析的时候,只需做很少的假设或者不做假设。通常力学方程是微分形
11、式的,本构、几何方程是代数形式的,可以把力学方程离散化,全部变成代数方程来求解,比如D.M.Woo的算法。这种算法对函数的要求低,但它通常写为隐式的,在分析像板料成形这样高度非线性过程时,初值难以确定和计算耗时的问题尤为突出。2.对于拉深成型工艺的实验研究好像大多都是配合数值模拟进行的。先数值模拟在实验没有单纯用实验研究的。如程永奇等的镁合金拉深工艺的研究与进展结合作者的研究论述了在镁合金拉深过程中模具结构、成形温度、拉深速度、润滑条件、压边方式等对拉深成形效果和极限拉深比的影响。作者分析了模具结构中影响镁合金拉深成形的因素包括模具凸凹模间隙、冲头圆角半径、凹模圆角半径、模具形状即拉深件形状等
12、的选取原则及对拉深件的影响。对成型温度作者讨论得出:镁合金在常温下塑性变形能力有限, 但在合适的温度下, 其塑性变形能力即可得到提高。对于需热拉深的零件最为简单的加热方式是将拉深模具和镁合金板料一起置于加热装置中加热, 该种方式设备简单, 模具与加热装置分离, 模具温度由外向内成递减的温度场。作者研究了恒定压边力、固定间隙式压边和弹簧压边的三种压边形式, 经实验发现将三种压边方式结合起来使用,效果会更好。作者最后展望了镁合金拉深工艺研究的发展方向与趋势:(1)对其它材料拉深工艺的研究镁合金板料的材料性能与拉深成形的关系,为镁合金材料的设计与生产提供技术依据与要求;( 2) 研究开发新的拉深成形
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