管类零件多压点校直数值模拟技术研究

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管类零件广泛地使用在各行各业中,但管件在生产加工过程中热处理造成管件发生弯曲,使其直线度不符合要求,因此必须通过校直来保证管件符合使用要求。国内外学者从三点反弯校直原理来进行管件校直的研究,并以此开发出了自动校直设备,逐渐形成了产业,实现了商用。但三点反弯校直需要合理的校直行程,而校直行程的预测是目前的难点,根据单点校直的局限性,往往需多次校直才能将管件校直到合理的范围内,增加了校直次数,且每次校直前都需重新测量管件的整体变形,再确定支点、压点位置和校直行程等工艺参数,校直效率低下。因此,本文采用多压点的校直方式,将理论分析、有限元仿真技术以及实验验证三者相结合的方式,研究多压点校直对于管类零件校直效果的影响,为减少校直次数和提高校直效率为目的展开研究。本文研究的主要内容如下所示:(1)总结论述管件校直工艺理论、校直设备和数值模拟技术应用到校直过程的研究现状。(2)基于曲梁过弯校直等价原理,分析了管类零件弯曲变形机理,并推导出校直管件所需的弯矩和载荷。利用传感器实测管件的初始变形,并利用matlab软件进行多项式拟合,并计算出管件的初始曲率分布与理论校直弯矩,确定多压点校直工艺参数,进而计算出各压点校直所需的加载力。(3)建立管件多压点校直有限元模型,利用数值模拟技术来探究压点个数与管件校直后残余变形之间的关系、压头大小对管件校直效果的影响以及压点的加载顺序是否影响管件的校直。提出载荷修正系数的概念,修正模型使管件符合直线度要求,探究了各压点的载荷修正系数。(4)开展管件多压点校直实验和载荷修正系数实验,通过实验验证数学模型和有限元模型,从实验的角度论证管件多压点校直的可行性,并分析了误差产生的原因,完成多压点校直机机身结构设计,进而编写管件校直工艺参数的计算软件。研究结果显示,压点个数越多,可以使管件弹复后的残余变形减小,进而推导出无限个压点加载可将管件一次性校直,经过载荷修正系数修正后可通过有限个压点一次将管件校直,因此可以增加压点个数来进行校直,增加材料的塑性变形,减少了零件的校直次数,提高校直效率。
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