模環(huán)旋壓成形過程的數(shù)值模擬與工藝優(yōu)化的中期報告

模環(huán)旋壓成形過程的數(shù)值模擬與工藝優(yōu)化的中期報告中期報告一、引言模環(huán)旋壓（RMS）技術(shù)是一種用于制造大規(guī)模零件的重要現(xiàn)代金屬成形方法。在該技術(shù)中，通過在模環(huán)中組合使用壓力和旋轉(zhuǎn)來形成工件，可以使用低成本材料制造出高強度零件。模環(huán)旋壓制程對材料流動，變形和殘余應(yīng)力都有重要影響，對于更好地理解模環(huán)旋壓過程，提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本至關(guān)重要。因此，本文旨在使用數(shù)值模擬方法，研究模環(huán)旋壓的數(shù)值模擬與工藝優(yōu)化問題。通過對數(shù)值模擬結(jié)果的分析，優(yōu)化油壓，工件直徑和旋轉(zhuǎn)角度等工藝參數(shù)。二、數(shù)值模擬模型在數(shù)值模擬模型中，使用了有限元分析軟件AnsysWorkbench18.0。建立了數(shù)值模擬模型，并將其分為三個主要部分：油壓模塊，模具和工件。2.1油壓模塊油壓模塊包括系統(tǒng)的油管，油泵和油缸。研究模型的油管與油缸之間形成其內(nèi)部壓力，內(nèi)部壓力與外界工件接觸力形成系統(tǒng)的壓力傳遞。在模擬中，油壓使用了有限元內(nèi)置的FluidDynamicsFluent模塊，模擬研究了輸入油壓對系統(tǒng)內(nèi)部壓力和維度的影響。2.2模具模具由四個部分組成：模具頭部（工件頂部），模具底部（工件底部），模具外部（工件外部）和模具內(nèi)部（工件內(nèi)部）。在運行過程中，工件在鼓風(fēng)輪操作下旋轉(zhuǎn)，由于油壓在模具內(nèi)部施加力，工件逐漸變形并順應(yīng)模塊的形狀。2.3工件工件以鍵合元模擬，在模擬中為二維平面應(yīng)變問題，沿徑向和周向方向進行變形。工件幾何形狀，初始尺寸和模具尺寸的相互作用直接影響工件的成形情況。三、分析與優(yōu)化結(jié)果通過數(shù)值模擬計算不同工藝參數(shù)對模環(huán)旋壓過程的影響，進行流體建模和力學(xué)模擬，并記錄應(yīng)變，應(yīng)力和變形情況。3.1油壓優(yōu)化旋轉(zhuǎn)壓力和壓力傳遞的大小與油壓有關(guān)。不同工件特性將影響油壓的最佳大小。在本研究中，研究結(jié)果表明，當輸入油壓設(shè)定為1000kPa，可以達到最佳的模具表面接觸壓力。3.2工件直徑與旋轉(zhuǎn)角度優(yōu)化模具直徑和旋轉(zhuǎn)角度分別影響了工件的成形情況。在本實驗中，工件直徑和旋轉(zhuǎn)角度被研究的工藝參數(shù)。經(jīng)過數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)工件直徑在65mm時，可以獲得最佳的成形效果。旋轉(zhuǎn)角度研究表明，當旋轉(zhuǎn)角度為30°時，模具表面接觸壓力達到最大值，工件形狀變形更加均勻，工件表面更加平滑。3.3變形優(yōu)化變形研究是模環(huán)旋壓過程中的最重要問題之一，本研究檢測工件表面和圓形度是最常見的兩個變形形式。數(shù)值模擬結(jié)果表明，當工件的外部半徑差異達到0.05mm時，工件變形已經(jīng)達到極限，為了減少變形，可以增加油壓或調(diào)整工具的尺寸。四、結(jié)論本實驗建立了模環(huán)旋壓過程的有限元模型，進行了數(shù)值模擬和工廠優(yōu)化。結(jié)果表明，最佳油壓為1000kPa，最佳工件直徑為65mm，最佳旋轉(zhuǎn)角度為30°。此外，針對工件