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基于正多边形截面薄壁零件旋压成形质量研究

王佰超 张欣龙 高建军 张澧桐 张洪明 王慧冬

王佰超, 张欣龙, 高建军, 张澧桐, 张洪明, 王慧冬. 基于正多边形截面薄壁零件旋压成形质量研究[J]. 制造技术与机床, 2023, (1): 132-138. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.01.022
引用本文: 王佰超, 张欣龙, 高建军, 张澧桐, 张洪明, 王慧冬. 基于正多边形截面薄壁零件旋压成形质量研究[J]. 制造技术与机床, 2023, (1): 132-138. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.01.022
WANG Baichao, ZHANG Xinlong, GAO Jianjun, ZHANG Litong, ZHANG Hongming, WANG Huidong. Research on spinning quality of thin-walled parts based on regular polygon section[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2023, (1): 132-138. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.01.022
Citation: WANG Baichao, ZHANG Xinlong, GAO Jianjun, ZHANG Litong, ZHANG Hongming, WANG Huidong. Research on spinning quality of thin-walled parts based on regular polygon section[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2023, (1): 132-138. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.01.022

基于正多边形截面薄壁零件旋压成形质量研究

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.01.022
详细信息
    作者简介:

    王佰超,男,1980年生,工学博士,研究方向为材料成型与控制技术。E-mail:442036581@qq.com

    通讯作者:

    张欣龙,男,1998年生,硕士研究生,研究方向为旋压成形。E-mail:2310498033@qq.com

  • 中图分类号: TG306

Research on spinning quality of thin-walled parts based on regular polygon section

  • 摘要: 基于新型非圆旋压成形方法,讨论正多边形零件旋压成形的旋轮对零件轮廓的成形轨迹方程。以等边三角形截面以及正五边形截面的旋压为例,研究新型非圆旋压成形方法在旋压过程中的主轴转速、旋轮进给比和道次三项工艺参数对正多边形截面旋压件壁厚差的影响。应用有限元软件进行仿真分析,根据仿真结果分析正多边形旋压件的壁厚分布规律,即正多边形旋压件的壁厚呈周期性分布,最大壁厚发生在正多边形旋压件的圆角处。采用Box-Behnken实验设计方法设计仿真实验,根据仿真数据对零件的壁厚差进行方差分析,建立了关于壁厚差的预测模型并对其进行优化,最后进行多组仿真研究用来验证模型准确性。结果表明主轴转速、旋轮进给比、道次对正多边形零件壁厚差的影响显著,主轴转速与壁厚差呈正相关,而进给比壁厚差呈负相关,道次对壁厚差的影响先减小后增加。

     

  • 图  1  加工正多边形截面零件的直边部分示意图

    图  2  加工正多边形截面零件的圆角部分示意图

    图  3  有限元模型图

    1—旋轮;2—夹具;3—毛坯;4—轮盘旋转中心。

    图  4  轴向应力应变云图

    图  5  在60 mm截面处应力应变云图

    图  6  正多边形零件整体厚度分布云图

    图  7  零件在60 mm截面处壁厚分布图

    图  8  各因素对正多边形零件壁厚差的影响

    图  9  转速与进给比的响应曲面图

    表  1  6061铝合金各项性能参数

    屈服强度/
    MPa
    抗拉强度/
    MPa
    杨氏模量/
    MPa
    泊松比强化
    系数
    硬化
    指数
    62.05151.6869 0000.330.25229.88
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    表  2  Box-Behnken试验设计表

    水平因素
    主轴转速A /(r/min)进给比B道次C
    −1600.51
    012012
    11801.53
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    表  3  实验结果

    序号主轴转速/
    (r/min)
    进给比道次等边三角形的
    壁厚差/mm
    正五边形的
    壁厚差/mm
    1600.520.6610.284
    21800.521.0240.680
    3601.520.6160.263
    41801.520.8210.452
    560110.7040.352
    6180110.9840.634
    760130.5970.227
    8180130.9390.539
    91200.510.8370.464
    101201.510.7590.320
    111200.530.8060.436
    121201.530.7010.281
    13120120.6590.264
    14120120.6880.269
    15120120.6320.293
    16120120.6530.251
    17120120.6410.247
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    表  4  等边三角形的方差分析结果

    因素平方和自由度均方差F显著性概率P
    模型0.2890.03167.41<0.000 1
    A0.1810.18384.58<0.000 1
    B0.02310.02350.450.000 2
    C0.007 2610.007 2615.770.005 4
    AB0.006 24110.006 24113.560.007 8
    AC0.000 96110.000 9612.090.191 7
    BC0.000 182 210.000 182 20.40.549 2
    A20.02610.02655.760.000 1
    B20.009 6310.009 6320.920.002 6
    C20.02310.02349.180.000 2
    失拟项0.001 38930.000 462 91.010.475 5
    残差0.001 83340.000 458 3
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    表  5  正五边形的方差分析结果

    因素平方和自由度均方差F显著性概率P
    模型0.3290.03553.84<0.000 1
    A0.1710.17266.17<0.000 1
    B0.03810.03857.50.000 1
    C0.0110.0115.770.005 4
    AB0.01110.01116.410.004 9
    AC0.000 22510.000 2250.340.575 6
    BC0.000 030 2510.000 030 250.0460.835 7
    A20.0510.0576.42<0.000 1
    B20.008 94810.008 94813.710.007 6
    C20.01710.01726.710.001 3
    失拟项0.003 24950.001 0833.280.140 6
    残差0.001 32140.000 330 2
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    表  6  等边三角形的仿真实验结果与模型预测值的对比

    序号转速
    A/(r/min)
    进给
    B
    道次C仿真验证
    结果/mm
    模型预测
    值/mm
    仿真与预测
    值误差
    1601.530.6280.6523.68%
    290120.6410.6173.74%
    31500.510.9861.0284.09%
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    表  7  正五边形的仿真实验结果与模型预测值的对比

    序号转速
    A/(r/min)
    进给
    B
    道次C验证仿真
    结果/mm
    模型预测
    值/mm
    仿真与预测
    值误差
    1601.530.2580.2766.52%
    290120.2220.2076.76%
    31500.510.5390.5847.71%
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2022-09-17

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