【摘要】：為了滿足國家對大尺寸渦輪盤和高性能渦輪盤的需求,本文對“盤型件數(shù)控等溫雙面輾壓成形”技術(shù)進(jìn)行了研究,這是一種新型的無模、柔性局部成形技術(shù)。作為盤型件雙面輾壓成形工藝的基礎(chǔ)研究,本文采用理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗研究互相結(jié)合的方法對盤型件雙面輾壓成形的基本特征及變形規(guī)律進(jìn)行了研究。獲得了如下研究結(jié)果:為了方便后面的研究,首先定義了描述盤件輾壓成形效果的主要幾何參數(shù)以及影響成形效果的工件參數(shù)、工具參數(shù)和工藝參數(shù)。為了設(shè)計制造實(shí)驗設(shè)備,使用某些簡化假設(shè)建立了盤型件雙面輾壓成形力學(xué)模型,給出了輾壓過程中輾壓頭所受到包括力和力矩在內(nèi)的成形載荷理論表達(dá)式。并據(jù)此得到了輾壓成形載荷隨輾壓頭錐頂角、前端面半徑和輾壓壓下量的變化曲線。應(yīng)用DEFORM3D鍛壓工藝商業(yè)模擬軟件對多種工況的盤型件雙面輾壓過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,獲得了輾壓頭錐頂角、前端面半徑、母線長度、輾壓頭轉(zhuǎn)速、壓下量和輾壓位置對成形載荷、應(yīng)變場、應(yīng)變速率場、速度場和溝槽形態(tài)的影響規(guī)律�；诓煌难芯磕康�,進(jìn)行了單槽形態(tài)、槽間影響、寬槽輾壓,平盤輾壓的實(shí)驗研究。在不同壓下量、不同轉(zhuǎn)速、不同輾壓位置條件下,實(shí)測了輾壓后的槽深、壓痕深度、甩高、材料堆積、盤徑增長等大量數(shù)據(jù)�？偨Y(jié)出槽深、甩高、壓痕深度、盤徑增量隨不同輾壓遍次、不同輾壓位置、不同轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律,并通過數(shù)值擬合得到了根據(jù)輾壓頭轉(zhuǎn)速、溝槽徑向位置、希望槽深計算所需要的厚向絲杠進(jìn)給量的表達(dá)式,解決了機(jī)架變形的誤差問題。測量了寬槽多遍次輾壓時徑向堆積高度、影響區(qū)域及其隨輾壓位置的變化。槽間影響與寬槽輾壓實(shí)驗結(jié)果都表明,由內(nèi)向外輾壓是一種有利于減少缺陷和提高溝槽和盤面質(zhì)量徑向進(jìn)給方式。上述公式和數(shù)據(jù)用于平盤輾壓實(shí)驗的工藝設(shè)計,成形后盤件表面誤差較小,初步驗證了所得公式、方法與數(shù)據(jù)的正確性。通過多種方法研究了輾壓成形缺陷(打滑、滑輪型缺陷、盤件翹曲、過量材料堆積等)的成因與防止措施。本文特別對打滑問題進(jìn)行了重點(diǎn)研究。在理論方面,建立了不打滑條件的理論表達(dá)式,給出了輾壓頭尺寸、壓下量或壓痕深度、甩高與不打滑所需摩擦系數(shù)的定量關(guān)系;在數(shù)值模擬方面,通過比較接觸面上工件與工具環(huán)向速度差理解打滑機(jī)理,分析影響因素;在實(shí)驗方面,首先建立了打滑缺陷的評價方法;觀測了輾壓遍次、輾壓頭轉(zhuǎn)速對打滑的影響。最后建議了防止打滑的工藝措施。對單槽輾壓工藝,進(jìn)行了數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗結(jié)果的定量對比,二者吻合較好;本文還在多處進(jìn)行了數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗結(jié)果的定性對比,用以說明根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果得到的結(jié)論是可信的,可以用于指導(dǎo)實(shí)際輾壓成形工藝分析。最后,本文研究了一般非對稱盤型件漸進(jìn)輾壓成形的工藝設(shè)計問題,建立了根據(jù)壓下量和輾壓遍次計算中間過渡毛坯尺寸的方法。為驗證研究結(jié)果,以某個一級航空渦輪盤為目標(biāo)進(jìn)行了縮比例輾壓實(shí)驗,成形后的盤件尺寸誤差較小,說明所建立的漸進(jìn)輾壓成形工藝及其設(shè)計方法是可行的。
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而且對于塑性加工行業(yè)發(fā)展和相關(guān)學(xué)科進(jìn)步都具有重要的理論和學(xué)術(shù)意義。逡逑１．２盤型件數(shù)控等溫雙面輾壓成形技術(shù)特征及優(yōu)勢逡逑圖１－１為盤型件數(shù)控等溫雙面輾壓成形的示意圖，盤坯中心被主軸固定，對稱布置在逡逑盤件兩側(cè)的兩對輾壓頭在電機(jī)控制下按規(guī)定轉(zhuǎn)速各自繞固定軸旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動盤坯繞主軸轉(zhuǎn)逡逑動，當(dāng)兩對輾壓頭沿厚度方向?qū)ΡP件進(jìn)給，達(dá)到預(yù)定的壓下量后，，輾壓頭轉(zhuǎn)動開始輾壓成逡逑形，盤件在兩對輾壓頭的作用下產(chǎn)生厚度減薄、直徑X棿蟮募湫湫�。成袉柛`詰任綠跫義希卞義

本文編號：2614266