Theoretical and experimental analysis of cross wedge rolling process

A summary of the cross wedge rolling process (CWR) modelling method being developed by the author is presented in the present study. The forming zone has been divided into several layers to calculate their contact pressure as in the case of the rotational compression process. To verify the accuracy of the proposed calculation method, a WPK-1 experimental rolling stand has been designed and equipped with seven sets of tooling segments having various parameters. Satisfactory consistency has been demonstrated by comparison of predicted theoretical values and results obtained from experiments.     

楔横轧模具的一种数控加工方法

针对楔横轧模具的结构特征和数控加工的特点,提出了一种无轴向导程楔横轧模具数控加工方法,并阐明该加工方法的特点,对该方法的加工效率和传统数控加工方法进行了分析,表明该方法可提高效率30%左右.     

楔横轧技术应用与研究

楔横轧作为一种精密成形工艺,广泛应用于各种台阶轴类件的生产。但由于其成形机理较为复杂,该工艺仍然存在一些常见缺陷,如表面缺陷、中心疏松等。本文对工艺缺陷进行了分析研究,并采取措施改进。楔横轧工艺是轴类件毛坯生产的理想的工艺,值得推广应用。     

铝合金楔横轧轧制技术研究现状

楔横轧轧制工艺以其高效、节能的特点越来越受到关注.模具设计是楔横轧工艺的核心之一,工艺参数的选择是影响轧制工艺正常进行的重要因素.在轧制过程中出现的缺陷严重影响轧件质量,成为制约楔横轧工艺发展的重要因素.本文介绍了楔横轧技术的发展,铝合金楔横轧技术的研究意义,在楔横轧工艺参数和缺陷等方面的研究现状.     

基于楔横轧原理的钢球轧制工艺计算机仿真研究

钢球在工业中的应用非常广泛,特别是矿山用的球磨机对钢球的应用量更是巨大,由于其形状的特殊性,其大批量生产工艺也越来越得到重视.本文应用有限元方法,并基于楔横轧原理对钢球的轧制成形工艺过程进行模拟仿真,通过DEFORM-3D的模拟过程研究了楔横轧各工艺参数对钢球成形过程的影响,根据模拟过程中金属的流动规律对模具进行改良,获得满意效果.     

楔横轧变形过程中轧件内部金属流动的规律

应用DEFORM-3D有限元数值模拟软件,以楔横轧理论为基础,通过对楔横轧变形过程进行三维数值模拟研究,得到了反映轧件内部变形规律的速度场和位移场,以及轧件内部应力应变状态,并研究了不同变形量下轧件内部各主应力应变状态及主应力方向的特征及变化规律,深入地分析了生产中轧件端部产生凹心和变形区前沿的局部隆起现象。     

高碳钢棒件温楔横轧成形过程的有限元数值模拟

在有限元软件Deform-3D平台上,基于三维刚塑性大变形热/力耦合有限元理论,对一种高碳钢棒件的温楔横轧成形过程进行了数值模拟。给出了轧制过程中温度、应变及应变速率各场量的分布,并用实际温楔横轧实验进行了验证,模拟结果与实验结果吻合较好。     

绝缘子钢脚楔横轧精密成形工艺与仿真研究

针对绝缘子钢脚生产效率低、材料浪费大的问题,设计了1模2件的精密成形工艺方案,采用优化的工艺参数,设计了绝缘子钢脚楔横轧模。采用Deform软件,对绝缘子钢脚的工艺过程进行了模拟仿真,仿真结果验证了工艺与模具设计的可行性。     

楔横轧工艺参数对心部疏松的影响

应用数理统计学理论对北京科技大学所做实验的心部疏松实验数据进行处理,得到轧件心部疏松等级的回归方程,经检验,方程拟合良好且显著。通过对回归方程的分析,得出展宽角和断面收缩率存在很强的交互效应——当小展宽角大断面收缩率或大展宽角小断面收缩率时容易产生心部疏松;当成形角较小时也较容易产生心部疏松。研究结果为进一步探索楔横轧的疏松机理提供了依据。     

渐开线直齿齿轮轴楔横轧成形过程优化研究

针对渐开线齿轮轴板式楔横轧实验或生产中出现的乱齿缺陷现象,分析了轧制初始阶段和轧件齿廓成形中后期所出现的乱齿缺陷现象的原因,并采用Deform-3D有限元软件,对这两者进行优化模拟设计.模拟结果显示,乱齿现象已基本消除,且齿轮分度均匀,齿廓形状清晰.最后对有限元模拟优化设计进行物理实验,实验验证结果基本和模拟结果相符,以此给齿轮轴楔横轧进一步的研究和生产提供了更有效的参考.     

小断面收缩率轴类件楔横轧过程的数值分析

使用Deform软件,对楔横轧小断面收缩率轴类件进行模拟分析,得到了小断面收缩率轴类件的应力-应变规律。模拟结果显示：楔横轧小断面收缩率轴类件的主要成形发生在展宽段,在轧件与模具接触的区域,轧件的三向应力均为压应力,且压应力的值较大,在轧件的中心区域,横向应力为拉应力,其值达到25 MPa左右,轴向应力为拉应力,其值达到35 MPa左右,轧件易产生缩松、裂纹等缺陷;小断面收缩率轴类件的对称横截面出现椭圆化,椭圆度值可达到2．28%;对楔横轧小断面率轧件进行金属流动性分析,发现轧件的变形主要发生在轧件的外层附近,在不同的横截面上,截面离对称横截面越远,轴向位移的值越大;在轧件的端面上选取P1, P2, P3, P4这4点,轧件的外层P4处轴向位移大,轧件的心部P1处轴向位移小,导致轧件出现了凹心现象。     

中间轴楔横轧成形工艺数值模拟优化及试验

楔横轧工艺是一种先进的金属成形工艺,广泛应用于成形汽车变速箱的各种阶梯轴。在成形大尺寸非对称的阶梯轴时,轧制力不平衡会导致轧制过程中轧件在水平方向窜动,台阶尺寸不稳定且出现折叠,严重时无法成形;同时,轧件在切线方向摆动量大,从而造成产品弯曲。为了解决轧件台阶尺寸不稳定及弯曲,选取一种典型的非对称阶梯轴,在断面缩减率未超过75%时,采用两次轧制,选用较为合理的成形角和展宽角,同时对料头进行限制,利用有限元模拟软件Deform模拟分析成形过程,并进行试验。结果表明:采用两次轧制能够有效平衡轧制力,保证轧件尺寸稳定;90°直角形状料头比螺旋状料头更能有效限制轧件切向摆动,防止轧件弯曲。     

T91楔横轧成形过程的数值模拟与分析

以楔横轧理论为基础,结合工业生产中的实际情况,应用Deform-3D有限元分析软件对T91轴类件的楔横轧成形过程进行数值模拟。通过对轧制过程中金属流动进行分析,阐述了楔入、展宽和精整3个阶段应变、温度和速度的变化规律,并在H500轧机上进行了实验,验证了模拟轧制的正确性。模拟和实验结果表明,楔横轧T91是可行的;轧后零件横截面上等效应变由外表面向心部先减小后增大,温度由外表面向心部逐渐增高,轧制过程中所能达到最低温度约880℃,最高约1185℃;纵截面上应变和温度均由轧件中间对称面向料头部分逐渐减小,轧制过程中所能达到的最低温度约1090℃,最高约1185℃。     

大断面收缩率楔横轧稳定轧制问题分析

为了解决楔横轧大断面收缩率轧制中常见的卡导板和轧件杆部轧扁问题,采用几何解析、有限元数值模拟与实验相结合的方法对导板进行受力分析,找出了大断面收缩率轧制发生卡导板和杆部轧扁的主要原因.发现调整好前后导板与轧机中心线距离、保持上下辊模具相位一致可较好地防止卡导板和杆部轧扁,对楔横轧大断面收缩率稳定轧制十分必要.分析结果为防止这两种缺陷的发生提供了借鉴.     

楔横轧内直角台阶成形过程的数学模型

楔横轧内直角台阶成形过程非常复杂，导致数学模型也很复杂。在符合实际情况的几何模型基础上，分析建立了内直角台阶成形过程的数学模型，求解得到各曲面的边界条件。     

橡胶履带铁齿的楔横轧制坯工艺数值模拟分析

结合橡胶履带铁齿的锻件特点,利用三维造型软件模拟出铁齿锻件形貌以分析锻件的体积分布曲线,设计出精密制坯形状,采用楔横轧精密制坯替代自由锻制坯工艺.并采用Deform-3D软件对优化设计后的毛坯进行锻造数值模拟,获得了型腔的填充性能、金属的流动情况以及锻件的应力应变状态,有效的提高了制坯的精度及尺寸稳定性、生产效率和自动化程度.优化设计后的毛坯在630楔横轧机上轧制出合格的锻件,并实现了铁齿锻件的稳定批量生产.     

楔横轧一次楔成形极限断面收缩率实验研究

为了探索工艺参数对楔横轧一次楔成形极限断面收缩率的影响规律,进行了实验研究,发现一次楔成形断面收缩率最大可达97.75%.用软件Origin,SPSS对数据进行分析,揭示了极限断面收缩率随成形角α、展宽长度K的增大而减小,随展宽角β的增大而增大的规律,并发现展宽角β对极限断面收缩率的影响最为显著.研究结果拓宽了楔横轧加工界限,为改进楔横轧模具设计提供一定依据.     

楔横轧轧齐基本理论研究

分析了台介成形过程中模具及金属变形的特点。发现产生螺旋状台阶的原因及其存在区间。从理论上阐明了设计楔横轧模具过渡段应遵循的准则。对比分析了多种满足过渡段设计准则的方案，指出最佳过渡方案为截止轧齐法，并给出了求解轧齐曲线方程的三种体积平衡原理及相应公式。最后应用微体积平衡原理求解了斜台阶轧齐曲线方程。     

工艺参数对楔横轧厚壁空心轴不圆度的影响

采用有限元软件DEFORM-3D对楔横轧厚壁空心轴进行热力耦合数值模拟,得到了工艺参数对楔横轧厚壁空心轴不圆度的影响规律。结果表明,在成形角35°～45°、展宽角4°～7°、断面收缩率35%～65%、轧制温度900℃～1100℃时,轧件不圆度与成形角及断面收缩率的变化成反比,与展宽角及轧制温度变化成正比。采用H630楔横轧机进行轧制实验验证了有限元模型的正确性。模拟与实验结果证明,轧件横截面失圆是楔横轧成形厚壁空心轴类件常见的质量问题;变形区金属沿轴向的流动受到未变形金属的阻碍,是造成不圆度在轧件的对称面上最大并沿轴向逐渐减小的原因。研究结果为确定楔横轧厚壁空心轴的工艺参数提供了理论依据。     

楔横轧工艺在内燃机凸轮轴制坯上的应用

采用楔横轧工艺生产凸轮轴毛坯，节材率达２０－４０％，具有工艺合理、技术先进，质量可靠等优点。采用该工艺现已生产４－６缸凸轮轴２００多万根，并建成专业化生产工厂。它是在理论与实践上解决了窄台阶轧齐曲线问题，根圆轴颈拉细与折叠、高精度轧制等一系列难题后取得的，具有显著的效益和社会效益。