本文關鍵詞：大型異形環(huán)件徑—軸向輾環(huán)工藝模擬和優(yōu)化

  更多相關文章： 輾環(huán) 數(shù)值模擬 正交試驗 FORGE模擬軟件 塑性有限元

【摘要】：輾環(huán)工藝是將環(huán)形坯料在旋轉(zhuǎn)的孔型中進行加工成型的一種加工工藝。通過使環(huán)件產(chǎn)生連續(xù)塑性變形輾環(huán)能夠在較低的載荷和較小的消耗下完成環(huán)件的成型。徑-軸向輾環(huán)工藝能夠保證更好地端面質(zhì)量及成型過程穩(wěn)定性。輾環(huán)過程中影響所得環(huán)形鍛件質(zhì)量的工藝參數(shù)眾多,包括當量輾擴比、鍛件設計水平、環(huán)件坯料尺寸、驅(qū)動輥轉(zhuǎn)速、芯輥進給速度等。通過對輾環(huán)過程的數(shù)值模擬能夠在較短時間內(nèi)在不消耗原材的情況下以低成本完成輾環(huán)工藝的設計以及對成型過程的預測。本文通過三維制圖軟件PROE構(gòu)建了所需輾環(huán)芯輥的實體模型,與模擬軟件FORGE內(nèi)嵌的輾環(huán)模塊相配合完成輾環(huán)過程模擬的建模。本文針對目前國內(nèi)研究較少的大型異形環(huán)的輾環(huán)工藝建立有限元模型進行研究。本輾環(huán)工藝使用的材料為20Cr2Ni4,高強度及韌性等性質(zhì)良好。本文同時整理了輾環(huán)工藝設計過程,并校核了所設計的模具能否滿足環(huán)件咬入和鍛透等條件,起到了范例的作用。在較大和較小環(huán)件變形量下進行模擬,分析了模擬結(jié)果并由此確定了模擬的上下限。通過正交試驗法對模擬做了合理的安排,以較少的模擬次數(shù)獲得合理的工藝參數(shù),得到了最佳的當量輾擴比、驅(qū)動輥轉(zhuǎn)速、芯輥進給速度以及端面錐輥進給速度,并分析各工藝參數(shù)對輾環(huán)成型的作用大小。以材料填充能力、魚尾形狀系數(shù)、外徑尺寸大小、環(huán)件外壁錐角、輾環(huán)變形力、消耗功率、驅(qū)動輥力矩來衡量輾環(huán)模擬結(jié)果的質(zhì)量,這些與模擬軟件FORGE的性能和設計相適應的方法準確的描述了輾環(huán)工藝的水平。并通過與湖北新冶鋼公司的合作將所得輾環(huán)工藝應用于實踐,再次驗證其正確性。本文通過將全程數(shù)值模擬、理論分析、試驗驗證相結(jié)合,顯著提高了環(huán)形鍛件質(zhì)量、材料利用率和生產(chǎn)效率,大大縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期,從而降低了生產(chǎn)成本并增強產(chǎn)品的市場競爭力。同時也為我國今后大型異形環(huán)件的輾環(huán)工藝提供了理論依據(jù)和實踐指導。
【關鍵詞】：輾環(huán) 數(shù)值模擬 正交試驗 FORGE模擬軟件 塑性有限元
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG306
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 緒論7-14
• 1.1 選題背景7-11
• 1.1.1 輾環(huán)工藝的分類及原理8-9
• 1.1.2 輾環(huán)的特點9
• 1.1.3 輾環(huán)的優(yōu)點9-10
• 1.1.4 輾環(huán)的缺點10
• 1.1.5 輾環(huán)工藝研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2 20Cr2Ni4 鋼簡介11-12
• 1.3 課題的意義、目的及研究內(nèi)容12-14
• 1.3.1 課題的意義和目的12
• 1.3.2 課題的研究內(nèi)容12-14
• 第二章 有限元理論基礎14-21
• 2.1 有限元法基本理論14-18
• 2.1.1 有限元法的基本思想14
• 2.1.2 塑性有限元法概述14-18
• 2.2 有限元軟件介紹18-21
• 2.2.1 FORGE模擬的工藝類型18
• 2.2.2 FORGE軟件的技術特點18-20
• 2.2.3 FORGE軟件的輾環(huán)模塊發(fā)展現(xiàn)狀20-21
• 第三章 徑-軸向輾環(huán)工藝的制定與輾環(huán)缺陷21-36
• 3.1 輾環(huán)工藝設計21-32
• 3.1.1 環(huán)件鍛件圖及環(huán)坯體積21-22
• 3.1.2 環(huán)件坯料高度22
• 3.1.3 輾擴比的選取22-23
• 3.1.4 當量輾擴比及環(huán)件坯料尺寸23
• 3.1.5 對環(huán)件坯料尺寸的校核23-24
• 3.1.6 確定輾環(huán)輥子尺寸24-27
• 3.1.7 輾壓力計算27-28
• 3.1.8 校核芯輥28
• 3.1.9 進給速度的設計28-29
• 3.1.10 輾環(huán)線性曲線29-30
• 3.1.11 輾環(huán)加工時間的確定30
• 3.1.12 驅(qū)動輥與端面錐輥轉(zhuǎn)速30-31
• 3.1.13 輾環(huán)機的選取31-32
• 3.2 輾環(huán)缺陷32-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 第四章 數(shù)值模擬和正交試驗過程及結(jié)果分析36-70
• 4.1 輾環(huán)模擬建模36-38
• 4.2 確定參數(shù)上下限38-45
• 4.2.1 較小變形量的輾環(huán)工藝模擬方案38-41
• 4.2.2 較大變形量輾環(huán)工藝的模擬41-45
• 4.3 正交試驗45-62
• 4.3.1 正交試驗簡介45
• 4.3.2 正交試驗的設計45-48
• 4.3.3 正交試驗結(jié)果48-50
• 4.3.4 列出試驗方案及其試驗結(jié)果50-51
• 4.3.5 正交試驗結(jié)果分析51-62
• 4.4 最優(yōu)模擬方案分析62-69
• 4.5 本章小結(jié)69-70
• 第五章 生產(chǎn)試驗研究70-72
• 5.1 大型異形環(huán)輾環(huán)生產(chǎn)試驗70
• 5.2 過程及結(jié)果分析70-71
• 5.3 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-73
• 參考文獻73-76
• 附錄 176-77
• 致謝77

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本文編號：848162