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薄板成等壁厚深孔加工是一种区别于传统孔加工方法的绿色特种加工方法。本文通过摩擦钻具与工件之间的旋转摩擦生热,先对成孔区材料进行升温软化,降低其变形抗力,进而施压贯穿成孔,孔的深度大于板厚。本文开发了一种新工艺,利用工装与钻具的挤压使所加工的孔壁厚度均匀而得到等壁厚的深孔。由于本工艺利用金属本身的塑性进行加工,不会产生切屑,通过热挤压加工的孔获得再结晶组织,具有合理的流线分布,从而使工件具有更好的机械性能。本文还仿真研究了利用摩擦热在薄壁管类钣金件上加工深孔。本文主要做了以下研究工作: 基于Markov变分原理构建了等壁厚深孔刚塑性有限元模型,分析等壁厚深孔成形特点进行了工装设计及选取工装材料,建立了等壁厚深孔成形热传递模型对热传导系数进行了求解。 基于上限法建立了成形区材料的挤压力模型,基于伽列金法建立了温度场模型,采用向前欧拉法对热力耦合模型进行了求解,采用DEFORM软件对等壁厚深孔成形进行了单因素仿真分析。采用点追踪法对成孔区温度场变化规律进行了分析,对成孔工艺参数进行了优化分析,设计并进行了等壁厚深孔试验,对试验结果成孔区的表面质量进行了检测分析,研究了力热交互作用对成孔表面质量的影响规律,对试验结果与仿真模型进行了对比分析验证了仿真模型的准确性。 基于积分法建立了薄壁管径向极限载荷理论模型,采用DEFORM软件对薄壁管摩擦热成孔进行了单因素仿真分析,对两组工艺参数仿真结果的力热及光孔形貌进行了对比分析,总结了薄壁管摩擦热成孔轴向力变化规律及力热交互关系,验证了薄壁管摩擦热成孔的可行性。 本文对薄板等壁厚深孔加工的探究及薄壁管深孔加工的仿真分析对进一步发展完善薄板深孔加工工艺很有意义。