双辊夹持扩旋成形机理研究

具有复杂曲面法兰结构的薄壁回转体零件广泛用于各种设备特别是风机中。该类零件传统制造方法生产效率低、产品质量差、材料利用率低。为此本项目针对该类薄壁回转体零件提出采用双辊主动夹持旋压的近净成形工艺方法，即双辊夹持扩旋成形方法，它是一种新型、高柔性、高效率的无模旋压成形技术，与普通的双旋轮对称布置的旋压方法有本质不同。针对该旋压工艺，建立出新的塑性成形理论并解决成形中关键技术已成为亟待解决的问题。项目研究内容包括：建立双辊夹持扩旋成形过程的力学模型，揭示扩旋过程的力学行为并获得相应的弹塑性变形理论计算公式；以ABAQUS为平台，解决双辊夹持扩旋过程的有限元建模关键技术，开发出相应的模拟软件，获得工件扩旋过程的应力场、应变场及主要工艺参数对旋压过程的影响，进一步给出工艺方案的确定原则以及旋辊合理的运动轨迹和旋压道次。深入了解成形中各种缺陷的产生机理，提出相应的防止和控制措施。

随着制造业的迅速发展，对一些具有复杂曲面法兰结构的薄壁回转体零件如通风机的需求逐渐增加。传统的加工方法工序复杂、生产效率低、材料利用率低、产品质量差，造成薄壁回转体零件本身的刚度低，外观质量差、产品竞争力低。双辊夹持旋压成形方法是一种适合加工具有复杂曲面法兰的薄壁回转体的近净成形新工艺方法，该成形工艺工序简单、加工效率高，可提高风机等薄壁回转体零件的整体质量和材料利用率。因此，本项目采用理论分析、有限元数值模拟和实验研究相结合的方法，揭示了复杂曲面法兰件的双辊夹持旋压成形机理，建立了相关的塑性成形理论，分析研究了主要工艺参数对双辊夹持旋压成形件成形质量与成形载荷的影响规律，获得了合理的工艺参数，研制出了基于G-CNC6135型数控车床的交流伺服电机驱动的三轴联动双辊夹持旋压成形计算机控制实验装置，并进行了大量的实验研究工作。