基于数值分析的叶片成形过程与工艺优化研究

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1、重庆大学硕士学位论文基于数值分析的叶片成形过程与工艺优化研究姓名：杨平申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：周杰20090501重庆人学硕十学位论文中文摘要摘要叶片是风机中的重要部分，是向流体传递能量的唯一部件，它的质量好坏会影响到风机的风压、风量、气动、振动、噪声、摩擦等方面的性能，而叶片的形状对风量、风压、振动有直接的影响。因此，叶片设计的准确性决定了风机的质量和性能[1】。叶片产品广泛应用于电力能源、航空航天、轨道交通、石化重采、国防军工等诸多领域。通过不断加强科研、技术和工艺升级，三维叶片正在逐渐延伸和完善航空航天、压气机、军工产品等高精尖叶片产品线。本课题研究的内

2、容是煤矿通风机上的叶片，该风机叶片的主要特点是板厚值较大、形状和结构比较复杂。工件平放的时候两个角的高度差大，对于这种空间中的不规则曲面，回弹、翘曲对产品的质量影响较大。借助于数值模拟仿真技术，可在模具制造之前模拟工艺的全过程，分析塑性流动规律和特点，得到加工过程中各个阶段产品的形状和各种场量信息，预测可能产生的成形缺陷，进而在工艺确定之前修改工艺和模具参数直至使其达到最佳状态。叶片的回弹变形是指零件在锻造之后，热处理时引起的形状和尺寸偏差。减小叶片的回弹变形，提高其尺寸精度，不仅可以减小叶片运行时的噪声及振动还能有效提高风机的使用寿命。回弹变形是较难解决的问题，要完全不变形是不可

3、能的，一般是把变形量控制在一定范围内，超过变形量时，只能用校正法校正。利用数值模拟仿真技术来模拟仿真叶片的回弹变形，寻找并掌握回弹变形规律。只有这样才能有效解决问题。本文分两种成形工艺，即冷态下板料拉深成形和热态下模锻成形，分别对该风机叶片的成形过程、质量进行分析。通过数值模拟，确定了合理的成形工艺，预测了成形过程中可能出现的缺陷，达到了优化工艺参数、优化模具结构、消除成形缺陷的目的。通过实际生产，对工艺方案的正确性和有效性进行了检验，对模具设计的合理性与科学性进行了检验。最后对模拟结果与实际生产情况进行对比分析，总结了课题研究的成功经验，为指导相关模具的设计打下了基础。该风机叶片

4、利用重庆飞尔达机械有限责任公司的设备对该成形工艺方案进行了生产试验，通过试验数据与模拟数据的对比，进一步验证了Deform3D有限元模拟系统的有效性和模拟结果的可靠性。关键词：风机叶片，回弹分析，有限元，数值模拟，Deform3DABSTRACTDiedesignandmanufactureisthekeyofpfinisicityprocesstechnics，whichdirectlydecidethequalityofpart．Conventionaldiedesignandmanufactureisatrialandelrorcourse，SOitresultsinprol

5、ongeddevelopingperiodandincreasedthecostbecauseitneedsthroughandthroughseveraltimesofdesign，manufacture，trial．manufactureandmodification．CAD／CAMisakeytechnologytorealizetheautomationofproductdesigningandmanufacturing．ThequalityofproductCanbetangiblyimprovedifthetechnologyisadoptedinproductdesi

6、gning，engineeringanalyzingandNCprogramminginthecourseofdevelopmentofproduct．Theblade，whichistheonlyparttotransfertheenergytothefluid，isanimportantpartofthefan．anditsqualityaffectsthef．anpropertiesofairpressure，fanflowrate，fanpneumatic，vibration，noise，fraction，whereastheshapeofthe协bladehasdirec

7、tlyeffectsonairpressure，fanflowrate，vibration．Sothequalityandcharacteristicsofthefanareessentiallydeterminedbytheaccuracyoffanblade’Sdesign．Thefanproductsarewidelyusedinelectricpower,aerospace，railtransportation，petrochemicalandheavymin