【摘 要】
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薄壁深筒形锻件的锻造成形由于变形量大,工艺复杂,锻件质量难以保证,一直是塑性成形工艺的难点之一。挤旋成形(Extrusion and retainer rib spinning forming,ERRSF)是本课题组提出的适用于薄壁深筒形锻件成形的新工艺,其综合了挤压、旋压和变薄拉深成形的特点,使坯料在成形过程中的塑性变形更加充分,晶粒组织细化更加显著,有效提高了成形锻件的综合力学性能。本文对42
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薄壁深筒形锻件的锻造成形由于变形量大,工艺复杂,锻件质量难以保证,一直是塑性成形工艺的难点之一。挤旋成形(Extrusion and retainer rib spinning forming,ERRSF)是本课题组提出的适用于薄壁深筒形锻件成形的新工艺,其综合了挤压、旋压和变薄拉深成形的特点,使坯料在成形过程中的塑性变形更加充分,晶粒组织细化更加显著,有效提高了成形锻件的综合力学性能。本文对42Cr Mo钢深筒形锻件的挤旋成形工艺进行有限元仿真及优化,并设计挤旋成形专用液压机的本体结构。通过高温热压缩试验得到42Cr Mo钢不同变形条件下的真实应力应变曲线,并对变形后试样的微观组织进行观察与分析。利用试验数据拟合得到42Cr Mo钢的本构方程模型、动态再结晶动力学模型、动态再结晶运动学模型以及动态再结晶晶粒尺寸模型。并将得到的数学模型通过DEFORM软件二次开发接口导入软件中,建立用于挤旋成形仿真的42Cr Mo钢材料模型。利用DEFORM软件对挤旋成形过程中成形力的变化,等效应力应变的分布和微观组织演变规律进行仿真与分析,并通过与反挤压成形工艺对比发现,挤旋工艺成形锻件过程中所需成形力更小,动态再结晶完成更加充分,晶粒细化程度更高,锻件的平均晶粒尺寸由反挤压的22.9μm减小至16.9μm。对不同工艺参数条件下的挤旋成形工艺进行有限元仿真,对比分析了不同温度、不同挤压速度、不同旋转速度条件下的成形力变化曲线、等效应力应变分布和微观组织演变规律。利用Isight软件建立了挤旋工艺的模具参数关于成形力和应变均匀性的响应面模型,并以成形力最低,锻件应变均匀性程度最高为优化目标,选用多目标粒子群算法对挤旋成形的模具参数进行了优化。设计挤旋成形专用液压机的本体结构,利用ANSYS软件对挤旋成形液压机关键结构的强度和刚度进行校核,并对横梁结构进行轻量化优化,实现上横梁减重17.6%,下横梁减重10.1%,活动横梁减重10.6%。对挤旋成形液压机进行模态分析,得到设备前6阶的固有频率及相应振型
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