铝合金锥面筒形环件轧制成形数值模拟与实验研究.pdf

一、绪论
1.1研究背景和意义
1.2国内外研究现状
1.3研究内容和方法
1.4论文结构和框架

二、铝合金锥面筒形环件轧制成形工艺分析
2.1铝合金锥面筒形环件轧制成形原理
2.2工艺流程及加工参数
2.3数值模拟建模

三、数值模拟分析
3.1铝合金锥面筒形环件轧制成形数值模拟原理
3.2材料力学与Yield-Criterion的分析
3.3数值模拟结果分析与优化设计

四、试验研究
4.1试验设计和实验基础
4.2试验设备和材料
4.3试验结果分析和对比研究

五、结论与展望
5.1结论
5.2工艺改进措施
5.3研究不足和未来展望

1.1研究背景和意义

锥面筒形环件是一种特殊结构的零件，在工业制造领域应用广
泛，例如航空航天、汽车工业、船舶制造、冶金、石油及其他
机械化领域。铝合金锥面筒形环件由于具有良好的轻质化和高
强度等优势，因此在现代机械工业中得以广泛应用。但是如何
进行高精度的加工处理依然是一个难点。整体成形的铝合金锥
面筒形零件加工难度大，耗时长，设备贵，需要高端技术支持，
对制造成本和加工精度要求较高。

数值模拟成为现代制造技术中的一个热点和难点，更是锥面筒
形环件成型过程中的重要部分。数值模拟技术能够模拟和分析
铝合金锥面筒形环件的成形处理过程和物理特性，精确预测形
状变化、应力分布、应力强度、动态响应等方面，为优化加工
工艺等提供指导。

本文针对轧制成形铝合金锥面筒形环件进行数值模拟与实验研
究，深入探讨不同参数下的成形规律和加工性能，提高加工效
率和成形质量，为实现高精度、低成本的制造提供技术支持。

1.2国内外研究现状

国内外学者在铝合金锥面筒形环件加工方面进行了广泛的研究，
尤其是在数值模拟技术、材料力学、变形工艺、加工参数、机
床刀具等领域有许多理论和应用研究。一些学者利用数值模拟
成分分布的变化情况，发现铝合金锥面筒形环件的成形过程具
有复杂性和非线性特征。同时，也有学者利用实验装置进行成
形加工工艺研究，发现锥面筒形环件成形具有高度依赖于材料
特性和成形工艺因素的复杂性。

数值模拟技术在铝锥面筒形环件加工方面具有巨大的优势，能
够准确反映成形过程中的形变率、应变、应力、变形温度等物
理量的变化趋势，为制造过程中的优化加工提供参考意见。然
而，当前对于铝合金锥面筒形环件成形的数值模拟研究仍存在
大量的不确定性和挑战。

1.3研究内容和方法

本文的研究内容集中在数值模拟和实验研究上。具体而言，研
究的内容包括轧制成形铝合金锥面筒形环件的加工技术、成形
机理、机床刀具和数值模拟等方面。通过确定合理的加工方法
和工艺参数，在结合数值模拟模型分析轧制成形过程中的材料
变形和应力分布规律，进而发现各种参数对铝合金锥面筒形零
件成形质量的影响因素。最后，通过试验验证数值模拟结果的
准确性及可行性等方面，形成相辅相成的优化成形策略，提高
制造效率和降低加工成本。

本文采用有限元方法分析铝合金锥面筒形环件成形过程。在数
值模拟的基础上进行参数优化，探究了不同加工参数和机床刀
具对铝合金锥面筒形零件成形品质的影响。同时，在模拟结果
的基础上，建立实验验证模型，对铝合金锥面筒形零件成形过

1.4论文结构和框架

本文共分为五个章节。第一章是绪论，主要内容包括研究背景
和意义、国内外研究现状、研究内容和方法以及论文结构和框
架。

第二章针对铝合金锥面筒形环件轧制成形工艺进行分析，包括
铝合金锥面筒形环件轧制成形原理、工艺流程及加工参数、数
值模拟建模等方面。通过建立数值模拟模型对加工工艺参数进
行探究与分析，为后续研究提供基础数据和参考依据。

第三章主要是数值模拟分析，包括铝合金锥面筒形环件轧制成
形数值模拟原理、材料力学与Yield-Criterion的分析、数值模
拟结果分析与优化设计等方面。通过对模型输出结果进行测量
和分析，得出结论和预测。

第四章涵盖了试验研究，包括试验设计和实验基础、试验设备
和材料、试验结果分析和对比研究等方面。试验验证了数值模
拟结果的可行性和准确性，并对成形过程中所涉及到的一些问
题和不足进行了详细分析和总结。

第五章是结论与展望，主要包括研究结论、工艺改进措施、研
究不足和未来展望等方面。对本文的研究内容和成果进行总结
和概括，同时也为铝合金锥面筒形环件的加工领域提供了一些
方向和思路。

2.1铝合金锥面筒形环件轧制成形原理

铝合金锥面筒形环件的轧制成形工艺是将板材经过多次的冷却
轧制、纵向分割和切割后，利用成形模具对其进行成形处理。
铝合金锥面筒形环件的成形过程主要涉及到材料的变形、应力
的分布和温度的变化等因素。对于具有锥形和筒形的零件，本
文采用轧制成形的方式进行制造，该方法可以实现较高精度的
成形过程，并可以降低制造成本和提