楔横轧蜗杆轴毛坯成形技术研究

针对蜗杆轴应用范围广、需求量大,目前加工效率低的难题,提出了楔横轧蜗杆轴轧制方法.介绍了楔横轧蜗杆轴设计思想及成形基本原理,采用有限元模拟蜗杆轴轧制过程并在楔横轧机上对相同工况进行实验验证,得到轧件质量较好,与模拟结果基本相同.研究结果表明,楔横轧轧制蜗杆轴毛坯技术是一种高效、可行的轧制技术,它对于楔横轧技术的研究、推广以及蜗杆轴工业生产自动化发展具有重要的现实意义.     

楔横轧20CrMnTiH圆钢中心缺陷分析

本文针对楔横轧工艺生产的20CrMnTiH钢细长多阶梯锥形轴零件尾部中心疏松、孔洞缺陷进行了分析,结果表明,成分设计、楔横轧工艺参数以及原料的中心疏松三种因素的耦合作用是造成该工件尾部中心缺陷的原因。在确保原料的冶炼轧制全过程产品质量控制的基础上,采用了优化的产品成分设计及楔横轧复合轧制工艺,取得良好的效果。     

楔横轧成形25CrMo4厚壁空心轴件的不圆度分析

机械结构轻量化的主要途径是在结构上采用空心轴.近年来, 采用楔横轧带芯棒轧制空心轴类件的工艺得到了较广泛的关注.厚壁空心轴类件在楔横轧轧制过程中易发生“失圆”现象.本文通过热压缩实验研究了25CrMo4合金钢在楔横轧变形条件下热变形行为, 获得其真应力-应变曲线.在此基础上, 基于Deform-3D有限元软件, 建立25CrMo4厚壁空心轴楔横轧有限元仿真模型, 分析厚壁空心轴楔横轧成形机理, 研究得出断面收缩率、成形角、展宽角对轧件不圆度的影响规律: 断面收缩率增大, 不圆度减小; 成形角增大不圆度减小, 轧制温度越高减小趋势越明显; 展宽角增大不圆度增大, 提高轧制温度抑制增大趋势.选取部分工艺参数进行楔横轧验证实验, 对比了有限元仿真结果和实验结果, 表明有限元仿真模型预测精度较高.      

凸轮轴楔横轧精确成形机理

基于凸轮轴楔横轧精确成形原理,针对一种简单典型凸轮轴的楔横轧精确成形,采用DEFORM-3D有限元软件,利用三维刚-塑性有限元法对整个凸轮轴楔横轧轧制过程进行了数值模拟,得到了较为理想的凸轮形状成形结果,系统分析了凸轮轴楔横轧轧制过程中轧件的应变分布状态,以及轧件金属的轴向、径向和周向的流动规律.根据凸轮轴楔横轧的实际实验结果和数值模拟结果的对比,结果表明,数值模拟结果与实验结果相符合,利用楔横轧精确成形凸轮轴是可行的.     

楔横轧特大型轴类件变形特征研究

通过有限元Ansys/Ls-Dyna分析软件,对特大型轴类件和小轴类件分别进行楔横轧数值模拟,分析特大型轴类件的应力应变规律,并与小轴类件比较,阐明楔横轧特大型轴类件变形特征研究,为合理选择模具工艺参数,实现特大型轴类件楔横轧精确成形提供重要的理论依据.     

楔横轧多楔轧制高铁空心车轴壁厚均匀性

在空心轴楔横轧多楔轧制中,控制壁厚均匀性是衡量车轴成形质量的重要标准.本文先分析空心轴楔横轧多楔轧制的稳定轧制条件,得到了确定空心车轴楔横轧压扁失稳的准则.在此基础上,基于DEFORM-3D软件,建立楔横轧多楔同步轧制高铁空心车轴的三维刚塑性有限元模型,分析展宽角、成形角等工艺参数对壁厚均匀性的影响,获得了工艺参数影响轧制空心车轴壁厚变化的规律.结果表明:成形角越大,壁厚均匀性越好;展宽角越大,壁厚均匀性越好,但在展宽角大于10°时,壁厚均匀性反而下降.基于多楔轧制实验,轧制1∶5缩比的空心车轴,测量了轧制力矩和轧制空心轴的壁厚,与仿真结果作比较,相对误差均在10%以内,验证了所建有限元模型的正确性.      

楔横轧梯形螺纹轴成形机理

通过分析螺纹轴齿形成形过程,并结合金属流动特点,获得楔横轧梯形螺纹轴的成形机理.考虑到轧制过程轧件螺旋升角瞬时变化特点和成形段齿形截面变化等因素设计了楔横轧模具,采用有限元分析软件Deform-3D对楔横轧梯形螺纹轴齿形成形过程进行模拟,得到精度较高的梯形螺纹轴轧件.利用有限元点跟踪功能,对轧件多个点进行跟踪,详细分析了轧件螺纹不同位置各点的径向、轴向位移变化情况,从中获得螺纹段各处金属流动规律.采用软件模拟参数进行了相应的楔横轧实验,得到的梯形螺纹轴实验轧件与有限元模拟结果相同.模拟和实验结果表明,模具螺旋升角采用轧件瞬时半径对应螺旋升角时,能够轧制出形状精确的螺纹轴.      

楔横轧反楔堆轧改善空心零件过渡轴肩的壁厚减薄

楔横轧随形轧制空心零件在过渡轴肩位置会产生壁厚减薄,降低零件的力学强度,改善轴肩的壁厚状况是必须解决的问题.本文基于有限元模拟方法,揭示空心零件成形时壁厚减薄的产生原因,提出采用楔横轧反楔堆轧改善轴肩壁厚的成形方法,分析反楔堆轧增加轴肩壁厚的主要影响因素,从而获得轴肩壁厚增厚的成形方法和最佳条件,实现了楔横轧随形轧制空心零件轴肩位置的显著增厚.通过轧制试验,验证了有限元模拟分析模型的可靠性.      

楔横轧等内径空心轴的热力耦合数值模拟

应用三维刚塑性有限元DEFORM-3D软件对等内径空心轴类零件的楔横轧成形进行了热力耦合数值模拟,分析了轧制过程中轧件内部的应力、应变场及温度场分布规律,揭示了轧件变形过程中横截面椭圆化和轧件外表面轴肩部分产生隆起以及内表面在靠近台阶处产生凹陷的原因,阐述了轧件在轧制过程中温度的变化及变化的原因.模拟结果表明,用楔横轧工艺轧制等内径空心轴是完全可行的.     

工艺参数对多楔同步轧制的铁道车轴应力的影响

 轧件内部横向应力和剪应力是影响楔横轧多楔同步轧制铁道车轴质量关键因素之一。本文基于多楔轧制旋转条件理论,采用Ansys/Ls-Dyna有限元软件,对多楔同步楔横轧轧制铁道车轴成形过程中,工艺参数对横向应力和剪应力影响规律进行了系统的研究,并对计算模型进行了实验验证,获得了工艺参数对楔横轧多楔同步轧制铁道车轴应力影响规律。研究结果为推广楔横轧多楔同步轧制技术成形铁道车轴、实现铁道车轴的高效节材化生产、提高车轴轧制质量提供了理论依据。     

两辊楔横轧等内径空心轴产生椭圆原因的数值模拟研究

针对两辊楔横轧等内径空心轴轧件易产生椭圆的问题,采用有限元数值模拟方法,研究了两辊楔横轧等内径空心轴的轧制成形过程及应力应变情况.结果表明成形过程中轧件的径向压缩和轴向流动不匹配,造成金属切向流动显著、圆周长大,这是椭圆形成的主要原因.      

油泵齿轮轴精锻成形工艺研究及缺陷分析

针对油泵齿轮轴特殊形状设计了齿轮轴精锻模具.通过有限元仿真和精锻实验研究了齿轮轴成形过程和金属流动规律.分析了对油泵齿轮轴精锻工艺中产生齿形角隅填充不满缺陷的原因:角隅填充是成形终了时成形载荷陡增的主要原因之一,由于齿轮轴精锻模具结构的特殊性,其强度无法满足齿形角隅填充所需高成形载荷的需要.基于角隅填充状况,提出了齿形端面斜面分流和环形槽分流,并对传统精锻工艺和两种分流锻造工艺进行了有限元仿真.分析结果表明两种分流方法均能有效减小齿形角隅填充时金属流动阻力,保证齿形良好填充,降低成形载荷,并且斜面分流优于环形槽分流.锻造实验验证了有限元仿真的准确性.      

GCr15轴承钢棒材连轧过程的二维和三维模拟

借助商业有限元软件MSC.Marc建立了GCr15轴承钢150 mm×150 mm坯至φ32 mm棒材的12道次连轧过程的二维和三维模型,并对比了二维和三维模型对轧制过程轧件截面形状、温度的模拟结果。结果表明,与三维模型相比,二维模型模拟得到的轧件截面宽展偏大,但计算效率较高,得出的温度曲线接近三维模型的模拟结果;给定工艺参数的三维模拟较二维模拟准确;模型模拟得到的出口轧制速度和温度与实测值吻合。     

Analysis of Metal Forming in Two-Roll Cross Wedge Rolling Process Using Finite Element Method

A simulation model for two-roll cross wedge rolling (CWR) was presented by using three-dimensional rigid-plastic finite element method (FEM).The whole forming process of CWR,including knifing zone,guiding zone,stretching zone,and sizing zone,was simulated using the model in which dynamic adaptive remeshing technology for tetrahedral solid elements was used to fix element distortion.Based on the simulation results,the distributions of metal flow field,strain field,and damage field,and the geometry of the workpiece's end were analyzed.These results could provide theoretical guidance for realizing net shaping and reasonable design of tools.     

定轴横轧大螺旋齿形轴类件关键技术

塑性成形大螺旋齿形轴类件与其现有的切削工艺相比,有着节材高效的明显优势,但其均匀分度成形难度大.轧制过程中轧件滚动半径的变化幅度较大,基于此建立与传动比相关联的模具辊型曲线的求解方程.通过有限元数值模拟,对轧制过程中模具和轧件传动比的变化规律进行研究,得到较为合理的转速比变化规律和模具辊型曲线形态.以螺杆阴转子为轧制对象,通过定轴横轧实验实现其非对称大螺旋齿形的均匀分度成形,成功解决大螺旋齿形均匀分度成形难的问题.      

楔横轧模具脱空对轧制力影响规律研究

减小设备在现有工艺下的受力,是提高轧机轴承等关键零部件寿命和产品质量的有效方法之一。为此,采用有限元法对楔横轧模具在不脱空和脱空情况下进行了轧制过程数值模拟,详细分析了模具脱空对轧制力影响的规律,得到了在一定断面收缩率范围内模具脱空有利于减小轧制力的研究结果,并与测试结果进行比较。研究结果为合理设计楔横轧模具、改善轧机受力状况提供了重要的理论依据。