本文關(guān)鍵詞：異形截面環(huán)件成形過程模擬以及工藝參數(shù)優(yōu)化的研究

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【摘要】：異形截面環(huán)件作為一類特殊環(huán)形零件,如火車輪及輪轂、航天發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、自行車圈、管道法蘭盤、軸承環(huán)等,廣泛應(yīng)用在機(jī)械、化工、冶金、船舶、汽車、航空航天等重要領(lǐng)域。異形截面環(huán)件軋制成形技術(shù)具有軋件成形質(zhì)量高、材料性能高、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)。目前我國專家學(xué)者在矩形截面、臺(tái)階形截面環(huán)件軋制成形的理論與技術(shù)方面的研究已經(jīng)非常完善,但是不同異形截面環(huán)件軋制成形的研究還不夠成熟,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足軋制成形生產(chǎn)發(fā)展的需要。因此,開展異形截面環(huán)件軋制成型的研究,對于完善環(huán)件軋制技術(shù)、滿足高效節(jié)能的生產(chǎn)需求具有重要意義。本文以典型的異形截面環(huán)件作為研究對象,以環(huán)件軋制理論為基礎(chǔ),通過軋制靜力學(xué)分析,計(jì)算環(huán)件軋制的咬入條件和鍛透條件,推導(dǎo)出主要軋制工藝參數(shù)的合理取值范圍。采用專業(yè)的FORGE模擬軟件建立有限元模型,對異形環(huán)件的典型毛坯形狀進(jìn)行模擬。并分析毛坯軋制過程中缺陷產(chǎn)生原因,逐步優(yōu)化,得到了最優(yōu)毛坯形狀,即毛坯內(nèi)孔直壁部分高度與法蘭底座高度一致,內(nèi)孔頸部為錐孔,且頸部外表面傾角為30°。通過有限元模擬,分析了異形截面環(huán)件在軋制過程中軋制力、等效塑性應(yīng)變的變化規(guī)律,并對環(huán)件頸部、法蘭底座在軸向和徑向的金屬流動(dòng)規(guī)律,以及軋制過程的三個(gè)階段的等效應(yīng)變場進(jìn)行分析,闡述了環(huán)件軋制成形機(jī)理和缺陷產(chǎn)生的原因。本文還研究分析了異形截面環(huán)件的主要工藝參數(shù)(芯輥進(jìn)給速度、主輥旋轉(zhuǎn)角速度)對環(huán)件輾擴(kuò)過程中的軋制力、等效塑性應(yīng)變以及成形質(zhì)量的影響,得到了主輥旋轉(zhuǎn)角速度5rad/s,芯輥進(jìn)給速度5mm/s時(shí),為軋制時(shí)的最優(yōu)工藝參數(shù)。將模擬結(jié)果在D52-1600環(huán)扎機(jī)上進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證,證實(shí)了優(yōu)化的毛坯結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)的合理性以及數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性。根據(jù)本文的研究結(jié)果,可以為不同結(jié)構(gòu)的異形截面環(huán)件軋制生產(chǎn)提供參考依據(jù),并且對于拓展環(huán)件軋制的應(yīng)用領(lǐng)域,提高復(fù)雜、異形截面環(huán)件的節(jié)能高效生產(chǎn)需求具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值和實(shí)際意義。
【關(guān)鍵詞】：異形截面環(huán)件 徑向軋制 毛坯形狀 成形機(jī)理 工藝參數(shù)
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG335
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 引言10
• 1.2 異性截面環(huán)件熱輾擴(kuò)工藝10-11
• 1.3 異形截面環(huán)件軋制國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 課題來源及意義13
• 1.5 課題主要研究內(nèi)容13-15
• 第二章 異形截面環(huán)件軋制理論15-23
• 2.1 引言15
• 2.2 異形截面封閉軋制靜力學(xué)分析15-20
• 2.2.1 異形截面環(huán)件的咬入條件15-17
• 2.2.2 咬入條件的影響因素17-18
• 2.2.2.1 軋制摩擦影響因素17
• 2.2.2.2 軋輥尺寸影響因素17
• 2.2.2.3 環(huán)件瞬時(shí)尺寸影響因素17-18
• 2.2.2.4 環(huán)件軋制過程影響因素18
• 2.2.3 異形截面環(huán)件的鍛透性分析18-19
• 2.2.4 鍛透條件的影響因素19-20
• 2.2.4.1 軋輥尺寸影響因素19
• 2.2.4.2 環(huán)件瞬時(shí)尺寸影響因素19
• 2.2.4.3 環(huán)件軋制過程影響因素19-20
• 2.3 異形截面環(huán)件軋制工藝參數(shù)的計(jì)算20-21
• 2.3.1 芯輥進(jìn)給速度的極限范圍20-21
• 2.3.2 主輥轉(zhuǎn)速的極限范圍21
• 2.4 本章小結(jié)21-23
• 第三章 異形截面環(huán)件毛坯形狀的設(shè)計(jì)和優(yōu)化23-35
• 3.1 引言23
• 3.2 異形截面環(huán)件熱輾擴(kuò)有限元模型的建立23-27
• 3.2.1 材料本構(gòu)關(guān)系23-24
• 3.2.2 環(huán)件及軋輥尺寸的設(shè)計(jì)24-25
• 3.2.3 初始毛坯結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)25
• 3.2.4 FORGE有限元軟件介紹25-26
• 3.2.5 有限元模型的建立26-27
• 3.3 異形截面環(huán)件毛坯軋制分析及優(yōu)化27-34
• 3.3.1 初始毛坯軋制模擬及翹曲缺陷分析27-28
• 3.3.2 翹曲缺陷的控制策略28-29
• 3.3.3 內(nèi)錐孔毛坯軋制模擬及魚尾缺陷分析29-31
• 3.3.4 魚尾缺陷的控制策略31-33
• 3.3.5 優(yōu)化后毛坯生產(chǎn)檢驗(yàn)33-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第四章 異形截面環(huán)件軋制成形規(guī)律研究35-47
• 4.1 引言35
• 4.2 異形截面環(huán)件軋制過程中主輥軋制力變化規(guī)律35-36
• 4.3 異形截面環(huán)件軋制過程中溫度場變化規(guī)律36-37
• 4.4 異形截面環(huán)件軋制成形金屬流動(dòng)規(guī)律研究37-42
• 4.4.1 軸向金屬流動(dòng)規(guī)律研究37-40
• 4.4.2 徑向金屬流動(dòng)規(guī)律研究40-42
• 4.5 異形截面環(huán)件軋制的等效應(yīng)變分析42-45
• 4.5.1 軋件咬入階段等效應(yīng)變分析42-43
• 4.5.2 軋件穩(wěn)定軋制階段等效應(yīng)變分析43-44
• 4.5.3 軋件精整階段等效應(yīng)變分析44-45
• 4.6 本章小結(jié)45-47
• 第五章 工藝參數(shù)對異形截面環(huán)件成形工藝影響規(guī)律研究47-56
• 5.1 引言47
• 5.2 工藝參數(shù)的計(jì)算47-48
• 5.3 芯輥進(jìn)給速度對成形工藝的影響研究48-52
• 5.3.1 芯輥徑向進(jìn)給速度對軋制力的影響規(guī)律48-50
• 5.3.2 芯輥進(jìn)給速度對環(huán)件成形質(zhì)量的影響規(guī)律50-52
• 5.4 主輥角速度對成形工藝的影響研究52-55
• 5.4.1 主輥旋轉(zhuǎn)角速度對軋制力影響規(guī)律52-54
• 5.4.2 主輥旋轉(zhuǎn)角速度對環(huán)件成形質(zhì)量的影響規(guī)律54-55
• 5.5 本章小結(jié)55-56
• 第六章 異形截面環(huán)件實(shí)際生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究56-62
• 6.1 前言56
• 6.2 實(shí)驗(yàn)方案確定56-59
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)毛坯與軋制設(shè)備的確定56-58
• 6.2.2 試驗(yàn)工藝參數(shù)的確定58-59
• 6.3 軋制結(jié)果檢驗(yàn)59-61
• 6.3.1 毛坯成形效果59
• 6.3.2 軋制成品的內(nèi)部缺陷檢測59-60
• 6.3.3 軋制成品的組織力學(xué)性能檢測60-61
• 6.4 本章小結(jié)61-62
• 第七章 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 致謝66-67
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文67-68

【相似文獻(xiàn)】

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