1、 答 辩 日 期 ：浙江 大学 研 究 生学 位论文独 创 性 声明学 位论文作者签名 ：林 芬傻学 位论文版权使 用 授 权书本 学 位论文作者完全 了 解逝 望盘 堂有权保 留 并 向 国家 有关 部 门 或 机本 论文的 研 究 工 作是在导 师陆 国栋 教 授 、 王进副 教 授 的 亲切关 怀 和悉 心指导 下摘 要第 三 章，探 讨了 曲母 线件多 道 次 普 旋质量 指标 及 关 键 参 数 影响 。 应用 符合实际 的 有限 元 仿真 模型 ，动态仿真 曲母 线件多 道 次 普 旋过 程 ，分 析 了 等 效应力应变、 壁 厚 精 度 、 贴 模度 等 质量 指标 的 。 通
2、过 单 因 素 法 ，研 究 了 关 键 工 艺参 数对 于 曲 母 线件多 道 次 普 旋的 壁 厚 及 贴 模度 的 影响 ； 基 于 基 于 变形 量 分 配 ，分 析了 不 同轨 迹 参 数 对 于 旋压 成形 质量 的 影响 ，为 后 续 研 究 提 供 基 础 。第 五章，研 究 了 基 于 变形 量 分 配 的 曲母 线件多 道 次 普 旋轨 迹 参 数 优 化 。 通过 对 道 次 变化 量 的 研 究 ，分 析 了 基 于 变形 量 分 配 的 轨 迹 参 数 对 于 壁 厚 精 度 、 贴关 键 词： 曲母 线件多 道 次 普 旋成形 质量 工 艺参 数 轨 迹 参 数 甌
3、 琍 目件成形 的 尺寸 精 度 和形 状精 度 。图 普 旋及 强 力 旋压 示 意 图旋压 技术 在我 国殷 商时代 就已经出 现，但 是历 史 上一直 发展 很 缓 慢 。 直 到二十 世 纪中 叶以后 ，随着 工 业技术 以及 宇 航 事业的 拓 展 ，普 旋工 艺才 开始大规模应用 于 金属 板料成形 领 域 ，进而 促 进了 旋压 工 艺的 科 学 研 究 与 探 讨，以求 满足 不 断 提 高的 工 业需求 。 而 强 力 旋压 是在普 旋的 基 础 上发展 起 来 的 成形 技术 ，经历 了 “开始应用 ” 、 “大力 发展 ”和“强 力 旋压 设 备 基 本 完善 和定 型
4、”三 个 阶段 。 随着 科 技水 平 的 不 断 高速 发展 ，特 别 是火 箭 、 导 弹 以及 宇 航 技术 的 迅 猛 发展，旋压 技术已经在诸多 国家 取得惊 人的 发展和广 泛的 应用 】 网 。 旋压 技术研 究 方 法的 方 法 ，获 得了 获 得一定 产品 高度 的 合理 方 程 ，并 指出 了 选择 最优 旋轮进给 速度 和道 次 间距的 方 法 。 理 论解 析 法 常 基 于 某 种 理 论模型 ，如 普 旋理 论模型 常 假定 壁 厚 保 持 不 变，但 是实际 旋压 过 程 中 ，往 往 有所 偏颇 ； 同时，由 于 高度 材 料非 线性 、 几 何 非 线性 以及
5、 复杂的 旋轮与 坯料接触条 件，构 建 合理 的 理 论模型 非常 困 难。进给 速度 、 旋轮角 度 、 旋轮类 型 下的 应力 应变模型 。 随着 有限 元 模拟 技术 和计算 机 软 硬 件技术 的 不 断 发展 和完善 ，在旋压 研 究 中 采 用 数 值模拟 方 法 不 仅 能够获 取 旋压 过 程 中 一些难以直 接测量 的 参 数 ，如 瞬 态应力 、 应变，以解 释 变形 过程 的 基 本 原理 和分 析 产生缺 陷 的 原因 ，还 能够 为 工 艺参 数 进行 的 控 制 和优 化 提供 快速 准 确的 方 法 ，避 免 了 以往 方 法 不 够精 确的 理 论结果 和昂
6、贵 的 试 验 消 耗。应用 有限 元 数 值模拟 对 旋压 变形 过 程 的 分 析 目 前 大都还处 于 初步 性 试 探 阶段 。 随着 旋压 加 工 优 越 性 的 日 益突 出 ，以及 各 种 价格 昂 贵 的 新 型 难变形 结构 材料应用 的 日 益广 泛，运 用 高精 度 的 数 值模拟 计 算 来 反 映 旋压 的 成形 规 律已经成为 该 领 域 中 迫 切需要 解 决的 重 要 基 础 性 的 研 究 课题； 而 要 精 确地分 析 旋压 变形旋轮退出 角 、 旋轮圆角 半 径和旋轮直 径等 几 个 关 键 的 旋轮参 敷进行 了 优 化 设 计 ，确定 了 能够 荻得最
7、佳 内筋 成形 质量 的 旋轮参 数 值； 研 究 了 进给 速度 对 于起 皱的 影响 ，结果 表 明 ： 增 大进给 速 度 易 出 现起 皱，送 给 速 度 要 小 于 极 限 才 能避 免 起 皱，切向 压 应力 是起 皱的 主 要 成因 ，同时也对 进给 率对 壁 厚 的 影响 进行了 评 估。法 在生产超 强 度 轻 质的 壳体 时，由 于 轴向 上的 焊缝这 一固 有的 缺 陷 ，导 致成形质量 难以满 足 要 求 。 随着 国防 事业的 发展 ，其 对 壳体 加 工 提 出 了 更 高的 要 求 ：无 焊缝、 更 广 的 尺寸 适 应。 旋压 技术 很 好地契 合了 两 个 要
8、 求 ，使 之在导 弹 及 火箭 壳体 的 生产制 造 中 占有重 要 的 地位。图 曲 母 线零 件多 道 次 旋压 示 意 图分 析 现有研 究 现状，针 对 曲母 线件多 道 次 普 旋，本 文主 要 拟 解 决两 个 方 面关 键 问题：的 曲母 线件多 道 次 普 旋成形 过 程 的 三 维有限 元 仿真 模型 ，并 进行 有效性 验 证分析 。本 文的 结构 框 架如 图 所 示 。弋 乡曲母 线件多 道 次 普 旋精 确 第 六章总 结和展 望本 章阐 述了 本 课题的 研 究 背 景 和意 义，概述了 旋压 技术 研 究 现状，介 绍了引言意图 。图 曲 母 线件多 道 次 旋
9、压 坯料应力 、 应交状态乃 贴 模段 圆心角 缤 表 示 则 有：占 。 狶 友图 曲 母 线件多 道 次 旋压 模拟 仿真 过 程旋压 运 动仿真 研 究 中 ，学 者们 常 简化 处 理 成坯料和芯 模静 止 不 动，旋轮公转 形 式进行 模拟 仿真 。 而 本 文采 用 刚性 体 粘 贴 柔 性 体 技术 实现坯料自转 ，实现旋轮在二维平 面内沿 设 定 的 轨 迹 在轴向 和径向 进给 的 方 式进行 模拟 仿真 ，使 模型 运 动更 符合实际 生产情 况 。 这 种 芯 模自转 模型 的 模拟 仿真 方 式消 耗的 计 算 时间明 显 小 于 旋轮公 转 模型 ，且其 贴 模性 与
10、 壁 厚 均 匀性 较旋轮公 转 模型 更 均 匀，偿 ，在仿真 时赋 予旋轮垂 直 于 图 的 中 心轴线进行 自转 。故质量 放大系数 取值与 沙漏 控制 符合要 求 ，模型 可 视为 一个 可 接受 的 准 静 态解 。图 动能内能比 和沙 漏 能内能比根 据 第 二章建 立 的 曲母 线件多 道 次 普 旋力 学 模型 ，动态模拟 仿真 曲母 线工件多 道 次 旋压 过 程 ，获 取 相 应时间与 节点变化 信 息 以及 等 效应力 应变值，分 析曲母 线件各 个 状态下的 应力 应变状况 ，探 讨曲 母 线件多 道 次 普 旋的 成形 机 理 ，为 了 更 好的 分 析 各 道 次 结束 后 坯料各 部 分 的 等 效应力 应变变化 情 况 ，根 据图 所 示 ，将坯料在某 道 次 结束 后 ，从 轴向 上分 为 已贴 模区 、 过 渡 区、 未 贴模区 ，已贴 模区 即坯料已初步 成形 ，未 贴 模区 指坯料逐 渐 向 芯 模靠 近 ，但 未 贴模部 分 ，贴 模区 和未 贴 模区 之间的 过 渡 区 域 标 记过 渡 区 。 在各 个 区 域 内，坯料图 三 道 次 旋压 过 程 第 一道 次 结束 后 等 效应力 剖视图图 三 道 次 旋压 过 程 各 个 道 次 末等 效应力 云 图图 曲 母 线零 件多 道 次 普 旋后 等 效应力 变化 趋 势 舅
