厚壁管件因其需求量大,應(yīng)用范圍廣,是機(jī)械制造業(yè)中的一種重要零件。實際應(yīng)用的大部分厚壁管件,均需對所購置的管件進(jìn)行大量的切削加工才能滿足使用要求。因此,存在著低效、高耗等問題。所以,研究高效、低耗的厚壁管件制造方法不僅具有重要的理論意義,而且也有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 本文采用理論建模、數(shù)值模擬和實驗研究相結(jié)合的方法,對厚壁管件有芯棒開式冷擠壓成形工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 對有芯棒開式冷擠壓成形工藝進(jìn)行了分析,把其分為外縮徑內(nèi)徑不變、內(nèi)擴(kuò)徑外徑不變、外縮徑內(nèi)擴(kuò)徑三種變形形式,并確定了影響成形的關(guān)鍵工藝參數(shù)為:變形程度ε、模具錐角(凹模錐角2α,芯棒錐角2α′)、摩擦系數(shù)μ、坯料原始厚徑比t_0/D_0、材料屈服強(qiáng)度σ_s。 借助DEFORM軟件對有芯棒開式冷擠壓工藝進(jìn)行了模擬分析。通過對應(yīng)變場的分析,直觀地把金屬變形過程分為未變形區(qū)、變形區(qū)和已變形區(qū)。形象地模擬出了當(dāng)參數(shù)選擇不當(dāng)發(fā)生擠壓失效時的變形情況,確定了驗證實驗中最大鐓粗量測量位置。
確定了最佳模具半錐角的取值范圍:α_(opt)(α′_(opt))=6°~12°,確定了模具設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。 根據(jù)厚壁管件有芯棒開式冷擠壓工藝的失穩(wěn)判據(jù),得到了厚壁管件有芯棒開式冷擠壓外縮徑內(nèi)徑不變、內(nèi)擴(kuò)徑外徑不變、外縮徑內(nèi)擴(kuò)徑三種變形形式統(tǒng)一的極限變形程度的理論判據(jù)模型;基于極限變形程度的理論模型,研究了各參數(shù)組合下的極限變形程度變化規(guī)律及成形極限條件,在給定參數(shù)范圍內(nèi),厚徑比t_0 / D_0 = 0.15,μ=0.03時,外縮極限變形程度ε_(max)取值可達(dá)41%,相應(yīng)內(nèi)擴(kuò)極限變形程度ε_(max)最大值為36%,填補(bǔ)了有芯棒開式冷擠壓工藝制訂時無數(shù)據(jù)可查的空白。 對理論結(jié)果進(jìn)行了實驗驗證,驗證結(jié)果表明:理論計算與實驗結(jié)果最大相對誤差小于10%,證明了理論計算的實用性。 應(yīng)用上述研究成果及相關(guān)數(shù)據(jù),制訂了液壓支架上典型零件毛坯的節(jié)材、高效的擠壓工藝,并設(shè)計制作了擠壓模具。在自行研制的專用擠壓機(jī)上,成功擠制了液壓支架上的典型零件毛坯。為相關(guān)零件有芯棒開式冷擠壓工藝的制訂提供了借鑒和指導(dǎo)。
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