本文關(guān)鍵詞：基于電場法的錐形法蘭環(huán)件軋制毛坯參數(shù)化設(shè)計(jì)與工藝研究

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【摘要】：環(huán)件徑-軸雙向軋制工藝是通過徑向和軸向軋輥進(jìn)給,使得環(huán)件截面成形,直徑擴(kuò)大的無縫環(huán)件先進(jìn)制造工藝。徑-軸向環(huán)件軋制主要用于生產(chǎn)大型和超大型直徑環(huán)件。與大型環(huán)件的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝比,大型環(huán)件的徑軸向軋制工藝具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、環(huán)件產(chǎn)品質(zhì)量精度高、節(jié)省材料和能量等特點(diǎn),已經(jīng)在航天航空、機(jī)械、冶金、火車、化工、能源等許多工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。環(huán)件徑-軸向軋制工藝已經(jīng)出現(xiàn)近兩百年,但由于其過程的復(fù)雜性,國內(nèi)很多企業(yè)在環(huán)件軋制工藝設(shè)計(jì)時(shí)仍然大量采用試錯(cuò)方式,造成巨大的時(shí)間、人力和物力浪費(fèi)。主要體現(xiàn)在:1)對于給定的環(huán)鍛件,環(huán)件毛坯設(shè)計(jì)無據(jù)可依,需要反復(fù)試制來確定毛坯形狀,開發(fā)周期長,效率低;2)環(huán)件軋制進(jìn)給設(shè)計(jì)不當(dāng),軋制過程穩(wěn)定性差,廢品率高。尤其在異形截面環(huán)件軋制中,經(jīng)常出現(xiàn)環(huán)件截面充型不足,環(huán)件直徑過大,環(huán)件徑向翹曲、折疊等缺陷。為解決環(huán)件徑-軸向軋制工藝毛坯設(shè)計(jì)和進(jìn)給設(shè)計(jì)問題,本文以一典型的錐形法蘭環(huán)為研究對象,開展了如下工作:①討論了基于電場法的材料預(yù)成形設(shè)計(jì)原理,首次將電場法應(yīng)用于錐形法蘭環(huán)毛坯定性設(shè)計(jì),通過電場模擬中的等勢線,定性獲取了錐形法蘭環(huán)毛坯截面形狀。②將電場法獲得的定性毛坯截面參數(shù)化,采用中心復(fù)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)和有限元數(shù)值分析方法,獲得了以截面填充率為目標(biāo),以毛坯截面尺寸為變量的響應(yīng)面,確定了合理環(huán)件毛坯尺寸范圍。③分析了錐形法蘭環(huán)的截面填充規(guī)律、截面填充不滿缺陷及原因,在響應(yīng)面的基礎(chǔ)上生成了環(huán)件毛坯截面填充缺陷分布圖。分析了不同毛坯下軋制過程中軋制力和應(yīng)變的變化情況,認(rèn)為初始毛坯截面形狀對軋制力和應(yīng)變的變化規(guī)律沒有明顯的影響。④探討了不同進(jìn)給速度對環(huán)件截面填充、軋制力、環(huán)件變形均勻性和溫度均勻性的影響,認(rèn)為大的進(jìn)給速度有利于環(huán)件截面充型、環(huán)件變形均勻性和溫度均勻性的提高,但最大軋制力也會相應(yīng)增加。⑤確定了該錐形法蘭環(huán)的具體軋制工藝,包括毛坯尺寸和進(jìn)給曲線,完成了環(huán)件軋制生產(chǎn)試制,從最終環(huán)件截面形狀和微觀組織驗(yàn)證了該軋制工藝設(shè)計(jì)的合理性和可行性。本文結(jié)合電場法和試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,對環(huán)件毛坯進(jìn)行定性分析和定量計(jì)算,可以在較小的有限元計(jì)算成本前提下,較快地獲得優(yōu)化的毛坯尺寸,從而提高工藝開發(fā)的時(shí)間。該方法具有一定的普適性,可以推廣到其他異形截面環(huán)件的毛坯設(shè)計(jì)中。
【關(guān)鍵詞】：環(huán)件軋制 錐形法蘭環(huán) 電場法 參數(shù)化毛坯 工藝設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG335
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 引言9-10
• 1.2 環(huán)件軋制技術(shù)研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 材料預(yù)成形設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 課題背景及意義14-15
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容15-16
• 2 基于電場法的材料預(yù)成形設(shè)計(jì)原理16-20
• 2.1 相似理論16-17
• 2.2 相似性分析17-18
• 2.3 基于電場法的預(yù)成形設(shè)計(jì)方法18-20
• 3 基于電場法的錐形法蘭環(huán)件軋制毛坯參數(shù)化設(shè)計(jì)20-33
• 3.1 基于電場法初設(shè)毛坯22-23
• 3.2 毛坯參數(shù)化設(shè)計(jì)23-33
• 3.2.1 環(huán)件毛坯的參數(shù)化表征24-25
• 3.2.2 中心復(fù)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)25-27
• 3.2.3 有限元數(shù)值模擬試驗(yàn)27-29
• 3.2.4 響應(yīng)面分析確定環(huán)件毛坯尺寸范圍29-33
• 4 錐形法蘭環(huán)件軋制成形研究33-50
• 4.1 毛坯對錐形法蘭環(huán)件軋制成形的影響33-42
• 4.1.1 環(huán)件毛坯對環(huán)件截面填充的影響33-38
• 4.1.2 錐形法蘭環(huán)件軋制過程中法蘭充型情況38-39
• 4.1.3 不同環(huán)件毛坯軋制成形的軋制力39-40
• 4.1.4 不同環(huán)件毛坯軋制成形環(huán)件的應(yīng)變分布40-42
• 4.2 進(jìn)給對錐形法蘭環(huán)件軋制成形的影響42-46
• 4.2.1 進(jìn)給對環(huán)件截面填充情況的影響42-43
• 4.2.2 進(jìn)給對軋制力的影響43-44
• 4.2.3 進(jìn)給對環(huán)件變形均勻性的影響44
• 4.2.4 進(jìn)給對環(huán)件軋制溫度的影響44-46
• 4.3 錐形法蘭環(huán)件軋制工藝46-50
• 5 錐形法蘭環(huán)件軋制實(shí)驗(yàn)50-52
• 5.1 錐形法蘭環(huán)件軋制生產(chǎn)試制50
• 5.2 錐形法蘭環(huán)件微觀組織50-52
• 6 結(jié)論與展望52-54
• 6.1 結(jié)論52-53
• 6.2 展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 附錄58

【相似文獻(xiàn)】

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