内台阶锥形环件轧制三维有限元模拟和工艺优化设计

以Abaqus三维有限元模拟软件为平台，对内台阶锥形环件的轧制过程进行了数值模拟，通过模拟计算揭示了内台阶锥形环件轧制缺陷的形成机理。根据轧制难度分析和有限元模拟结果，对轧制毛坯尺寸和轧制孔型进行了优化。采用铅环件试样在D51—160轧环机上进行了内台阶锥形环件的轧制试验，轧制了合格的内台阶锥形环件。模拟和试验结果表明，轧制毛坯尺寸和轧制孔型优化方案是合理的，基于变形模拟的轧环工艺优化方法是有效的。     

大型复杂环件缩比轧制成形的实验与模拟研究

研究了大型复杂环件形状因素和轧制速率对成形性能的影响规律。以缩比环件轧制实验和有限元数值模拟为基础，研究材料轴向转移模式及其变形机理，提出包含环件形状因素的成形性能评定方法。在此基础上，选用工业纯铅和LD10锻铝合金进行缩比环件轧制实验，得到了与数值模拟一致的结果，证实了所提出的包含环件形状因素的成形性能评定方法的可行性。同时发现，轧制速率影响环件轧制的成形性能，较大的轧制速率有利于环件轮廓填充。     

新工科背景下材料成型及控制工程专业人才培养模式探索

针对当前新经济发展时代和企业行业对工程技术人才需求的变化,武汉理工大学材料成型及控制工程专业立足于工程认证要求,从培养目标、课程体系、教学理念、教学模式、育人平台和教师队伍建设等方面探索人才培养模式改革措施,培养适应新经济发展需求的新工科人才。     

环件轧制和摆动辗压精密成形技术

阐明了环件轧制和摆动辗压两种精密成形技术原理和工艺特点.基于成形原理和工艺要求,介绍了轴承环件精密冷轧成形、高压开关环件精密热轧成形、齿轮和凸轮精密冷摆辗成形等典型零件精密成形技术生产应用情况.针对环件轧制和摆动辗压精密成形现状,分析了其技术发展趋势和面临课题.     

Finite element analysis of contact fatigue and bending fatigue of a theoretical assembling straight bevel gear pair

The aim of this work is to propose a 3D FE model of a theoretical assembling straight bevel gear pair to analyze the contact fatigue on the tooth surface and the bending fatigue in the tooth root. Based on the cumulative fatigue criterion and the stress-life equation, the key meshing states of the gear pair were investigated for the contact fatigue and the bending fatigue. Then, the reliability of the proposed model was proved by comparing the calculation result with the simulation result. Further study was performed to analyze the variation of the contact fatigue stress and the bending fatigue stress under different loads. Furthermore, the roles of the driving pinion and the driven gear pair were evaluated in the fatigue life of the straight bevel gear pair and the main fatigue failure mode was determined for the significant gear. The results show that the fatigue failure of the driving pinion is the main fatigue failure for the straight bevel gear pair and the bending fatigue failure is the main fatigue failure for the driving pinion.     

锥形环锻件预轧坯设计方法研究

锥形环锻件是一种典型的异形截面环件。在轴向高度、锥角和体积相等的情况下,不同壁厚的锥形环锻件水平横截面积分布差异很大,所以利用锥形毛坯直接轧制成形锥形环锻件将十分困难。以典型的大高度锥形环锻件为实例,在考虑轧制稳定性、轴向金属体积流动等工艺条件的基础上,利用增大锥形环锻件大端壁厚的方法对锥形环锻件预轧件进行了设计。以有限元模拟软件Abaqus为平台,对锥形环锻件的轧制过程进行了模拟,模拟结果表明:锥形环锻件预轧件设计方法是合理的。     

环件精密轧制成形技术研究及应用

环件精密轧制成形是制备高质量无缝环件的先进制造技术,在机械、汽车、能源、电力及航空航天等许多领域有着广阔的应用前景。本文简要总结了轧环理论、轧环工艺和模具,以及轧环技术研究应用情况,分析了轧环技术发展趋势,指出了环件精密轧制成形研究面临的任务和课题。     

高筋薄板构件多自由度摆动辗压成形规律与工艺研究

高筋薄板构件多自由度摆动辗压成形过程中金属流动十分复杂,导致高筋薄板构件筋高分布十分不均匀。根据双偏心套型摆动辗压机运动原理,探究摆动模做圆轨迹和螺旋线轨迹运动时摆动模与坯料的接触模式演化规律,提出了接触区形状数学计算方法。采用有限元模拟仿真技术揭示摆动模做圆轨迹和螺旋线轨迹运动时高筋薄板构件摆动辗压成形金属流动规律以及高筋生长规律,阐明摆动模运动、接触区变化、金属流动和高筋生长之间的关联关系。在此基础上,开展高筋薄板构件摆动辗压成形工艺试验,实现高筋薄板构件摆动辗压成形。研究结果表明,相比圆轨迹运动,摆动模做螺旋线轨迹运动能够减弱金属径向和切向流动,增强金属轴向流动能力,从而有效提高高筋薄板构件摆动碾压成形过程中金属轴向流动的均匀性,获得筋高分布均匀的高筋薄板构件。     

大变形量下高碳钢环件冷轧变形过程模拟与试验研究

研究了大变形量下高碳钢环件冷轧变形行为,利用有限元模拟方法分析了环件冷轧过程中的形变规律,采用光学显微镜、SEM等材料表征手段研究了大变形量下环件冷轧过程中的组织演化特点。结果表明：在较小的变形量下,环件内外侧应变较中间应变大,且变形首先发生在环件外侧;整个环件变形过程中,环件中间层的晶粒变形程度最小,外层次之,内层的变形最为剧烈;铁素体基体沿轧制方向呈现明显的方向性,碳化物颗粒分布更为均匀,且数量变少;随着变形量的增大,环件内层的应变明显大于外层的应变,且最小应变的位置偏移至靠外层比较近的区域,其组织中碳化物颗粒脱落加重;当变形量达到625%时,环件达到塑性极限,在内侧表面产生裂纹发生破坏。     

超大型环件径轴向轧制过程偏移机理及自适应模糊控制方法研究

超大型环件径轴向轧制过程容易产生偏移,影响环件轧制稳定性和成形质量。为研究环件偏移机理及其控制方法,分析了轴向孔型滑移区中前滑区和后滑区的分布变化规律,建立了理想情况下不产生环件偏移时锥辊旋转运动学条件,获得了滑移区的最优速度匹配系数。此外,从历史轧制数据中归纳人工控制经验后提出了基于锥辊转速自适应模糊调节的环心偏移量控制方法,基于ABAQUS软件和VUAMP子程序开发,建立了集成有环心偏移量模糊控制算法的?10 m超大型环件径轴向轧制有限元模型,研究了采用最优速度匹配系数的常规控制和自适应模糊控制下的环心偏移量变化规律。结果表明,自适应模糊控制下的平均环心偏移量相比于常规控制降低了72.4%,仿真结果和试验数据均验证了所提超大型环件轧制过程偏移自适应模糊控制方法的有效性。