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薄壁方锥形件冷挤压变形过程的分析及数值模拟

佘斌

  随着计算机技术的迅速发展和有限元理论研究的不断深入,塑性成形数值模拟技术已成为研究金属塑性成形的最常用的方法之一。它具有功能强、精度高、应用范围广的特点,可广泛地对任意几何形状的变形体进行数值模拟,同时考虑边界条件、接触状态以及其它多种影响因素,使之能够模拟整个挤压成形过程中金属流动情况,获取变形过程中任意时刻的流动信息和力学信息。本文以冷挤压精密成形技术为背景,利用塑性成形数值模拟技术,并借助国际通用非线性有限元分析软件Deform3D对薄壁方锥形零件的冷挤压成形过程进行了数值模拟。本文首先对数值模拟中的一些关键问题进行了技术处理,如接触、摩擦、模具几何信息的描述和动态边界的自动识别等,通过简化和假设建立了分析用模拟模型。在模拟过程中,金属发生了大变形和大应变,过度的大变形造成了单元严重畸变,从而使以此为参考模型的后继增量分析在质量低劣的网格上完成,影响结果精度,甚至导致分析的终止。因而本文利用了Deform3D软件的网格自动重划技术,纠正因过度变形产生的网格畸变,自动重新生成形态良好的网格,提高计算精度,保证后续计算的正常进行。本文随后研究了复合挤压薄壁方锥形零件的成形机理,分析了该零件复合挤压成形过程中典型缺陷产生的原因,例如开裂、“缺肉”、折叠和表面划伤等,并提出了相应的解决方法。文中着重分析了开裂产生原因,材料本身塑性属性、摩擦、模具结构以及表面状况等对产生开裂起着重要的影响,通过反复修改参数模拟,给出了解决开裂问题的措施。本文最后总结了薄壁腔体类零件挤压成形的规律,并就此类零件在成形过程中出现的典型缺陷提出了相应的解决方法。因而,本文可以为此类零件挤压成形中模具设计、工艺参数制定提供理论基础,也对生产实践有一定的指导意义。……   
[关键词]:塑性成形;数值模拟;Deform3D软件;薄壁方锥形件;冷挤压
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:北京科技大学2005年