变温度场下管材缩口变形规律及增厚成形工艺研究

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1、分类号：８２７０１密级：：学校代码Ｉ机械科学研究总院硕古学位论文变温度场下管材缩口变形规律及增厚成形工艺研究ＳｔｕｄｏｎＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎＲｕｌｅａｎｄＴｈｉｃｋｎｅｓｓｙＴｈｉｃｋｅｎｉｎｏｆＴｕｂｅＮｅｃｋｉｎＰｒｏｃｅｓｓｕｎｄｅｒｇｇＮｏｎ－ｕｎｉｆｏｒｍＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＦｉｅｌｄ培养单位：北京机电研究所专业：材料加工工程研究方向：精密塑性成形研究生姓名；张亚指导教师：徐春国２０１５年０６月０３日机械科学研究总院本论文经答辩委员会全体委员审查，

2、确认符合机械科学研究总院硕击学位论文质量要求。—＊答辩委员会签名：主席；（工作单位职称）：委员，导师；４喪冶拿＾独创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得机械科学研巧总院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了。与我明确的说明并表示了谢意。＾修、、学位论文作者签名：弓长受曰期：乃６Ａ学位论版权使

3、用授权书本人完全了解机械科学研巧总院有关保、留使用学位论文的规定，有权保留并向国家，。有关部口或机构送交论文件和磁盘允许论阅和借阅本人授权机械科的复印文被查总论入进行检，学研巧院可将学位文的全部或部分内容编有关数据库索可采用影印、缩。印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文涉的学位论在解密文密后适用授权书（本）者签呑：名：导师签名作＾韩句索，：０１ＩＩ：。日＞皆日／ｔ《期期巧合ＰＡ分类号：学校代码：82701密级：机械科学研究总院硕士学位论文变温度场下管材缩口变形规律及增厚成形工艺研究StudyonDeforma

4、tionRuleandThicknessThickeningofTubeNeckingProcessunderNon-uniformTemperatureField培养单位：北京机电研究所专业：材料加工工程研究方向：精密塑性成形研究生姓名：张亚指导教师：徐春国2015年06月03日机械科学研究总院硕士学位论文摘要摘要材料的节能、节材精密快捷成形是塑性成形的重要发展趋势之一，管材精密塑性成形已经成为空心结构件成形和生产的重要方式，符合材料节能节材绿色制造及近净成形的发展方向。管材精密热缩口成形工艺是空心结构件的主要成形方式之一，结构件对成形尺寸和壁厚要求很

5、高，而现有的文献对该部分研究较少。本论文以轴用无缝管20Mn2合金钢温、热缩口过程为研究对象，研究了20Mn2合金钢热锻条件下的力学特征，构建了温、热态本构方程。从减小缩口系数和控制壁厚增厚的角度研究了变温缩口工艺，通过理论研究推导出了变温缩口成形缩口力计算公式。通过商业软件二次开发实现了变温度场缩口的数值模拟，并将该工艺应用于挂车后桥主轴成形过程，取得如下创新性成果：通过热压缩实验获得了20Mn2合金钢温、热流变行为，获得了材料温、热条件下的本构方程。根据变温成形新工艺要求，通过DEFORM用户子程序技术实现了变温度场的数值模拟，对比分析了均温缩口与变

6、温缩口成形过程。通过主应力法推导出基于Arrhenius双曲正弦函数关系的缩口力公式，结合失稳准则，通过理论计算与数值模拟方法研究了不同工艺参数以及变温度场斜率对极限缩口系数的影响。通过正交实验使用数值模拟方法研究了不同工艺参数对管材壁厚增厚的影响，并确定了各工艺参数的影响的主次关系。结合减小缩口系数和增大管材壁厚两方面总结并分析了线性温度场缩口不同工艺参数的选取原则。提出并应用了通过改变温度场实现减小缩口系数和控制壁厚增厚与分布的新方法。根据挂车后桥主轴成形特点提出了主轴成形三工序成形方案，对各工序进行了数值研究，揭示了各工序的金属流动规律、成形力的变

7、化，分析了不同工艺参数对成形规律、壁厚增厚与最终成形件贴合成形的影响，通过数值模拟优化出较佳的关键成形参数选择范围，同时分析了金属流线和模具应力的变化。通过工业试验验证了本论文提出的挂车后桥主轴变温成形新工艺的可行性，挤压出长度和壁厚尺寸都满足图纸要求的整体主轴，大大简化了现有挂车主轴挤压成形工艺，实现了挂车主轴成形的少火次、短工序的精密快捷成形。对成形缺陷产生原因进行了分析，并提出了解决措施。关键词：20Mn2合金钢，缩口力，变温度场，挂车主轴，多向挤压I机械科学研究总院硕士学位论文摘要ABSTRACTThepreciseandquickforming

8、processcanrealizematerialandenergysaving