高铁轴承内圈非对称冷辗扩成形力能参数分析

为提高高铁轴承内圈冷辗扩的成形质量,基于ABAQUS软件建立了高铁轴承内圈非对称冷辗扩有限元模型,通过Fortran语言编译了VUAMP子程序来控制芯辊、锥辊和驱动辊的运动,分析了芯辊进给速度、锥辊和驱动辊转速对高铁轴承冷辗扩过程中力能参数的影响规律。结果表明:芯辊初始进给速度、驱动辊转速对冷辗扩力能参数的稳定性影响较大,锥辊转速的影响则不明显;芯辊进给速度越小,驱动辊转速越大,轧制过程就越平稳。这一研究为实际生产和工艺参数优化提供了理论依据。     

环件冷辗扩芯辊进给速度规范设计

针对环件冷辗扩的特点，结合环件冷辗扩机的工作原理，提出了四种不同的芯辊进给速度设计规范。以矩形截面为分析对象，根据进给速度为常数、每转进给量为常数、环件外径增长速度为常数和随动导向辊圆心的旋转速度为常数这四种控制条件，提出了芯辊进给速度设计方法，推导出了直径的增长规律。根据试验数据，以Abaqus为平台，模拟了四种进给速度规范下的辗扩过程，分析了冷辗扩力和环件成形的圆度变化规律。总结了四种设计方案的优缺点，提出了在不同辗扩阶段采用不同的进给规范的设计思路，以期能为环件冷辗扩的工艺和控制设计提供新的理论依据。     

铝合金薄壁异形截面辗扩成形宏微观模拟

环件轧制作为一种无缝环筒类构件先进塑性成形技术,目前还难以实现铝合金薄壁带筋锥筒构件的近净成形制造.针对2A14铝合金薄壁异形截面环件,建立其辗扩成形宏微观耦合分析有限元模型,选用矩形截面环件作为坯料,基于有限元模拟获得了优化后的轧制孔型,并探究坯料初始温度及芯辊进给速度对材料成形性和微观组织演变的影响规律,得到微观组织均匀且孔型填充性良好的辗环工艺参数.环坯温度为470℃,芯辊进给速度为1.2mm/s,主辊旋转转速为30 r/min,上锥辊的压下速度为0.6 mm/s为最优工艺参数,能够满足2A14铝合金异形截面辗扩形/性控制要求,可为实际生产提供理论指导.     

轿车轮毂轴承内圈热辗扩塑性变形有限元分析

对GCr15钢制轮毂轴承内圈锻件毛坯在立式辗环机上热辗扩成形中的应力应变分布进行了刚粘塑性有限元计算,得到了在真实径向辗扩压力和进给速度下该内圈材料的应力、应变、流动速度分布等宏观物理参量,设计了具有优良成形性能的内锥孔内圈锻件毛坯;并深入研究了内圈锻件在热辗扩中的塑性变形规律及其成形特点,对锻造毛坯优化设计及热辗扩工艺的稳定性控制具有借鉴意义.     

轴承套圈多芯辊辗扩变形分析

介绍了多芯辊辗扩的成形原理，通过对轴承套圈多芯辊辗扩的变形模拟、力学分析、理论计算和试验研究，推导出所需工艺参数的计算公式；研究结果可作为设计多芯辊辗环机和编制轴承套圈多芯辊辗扩工艺的依据。     

精密冷辗机滑块进给的运动分析与伺服控制

针对精密冷辗机的工作特点,分析了冷辗扩过程中滑块进给对工件质量及芯辊受力的影响。提出了基于伺服位置控制的位置控制算法和力补偿算法,以实现合理的伺服位置,并改善芯辊的受力状况。根据其液压伺服系统特点提出了PDF控制策略,并在建立控制系统模型的基础上进行了仿真试验。     

基于ANSYS的冷辗机芯辊有限元分析及优化设计

冷辗机是对轴承内外圈等环形零件进行辗扩加工的机床设备,在其辗压芯辊的设计中,可以用ANSYS通用有限元分析软件对初步设计结果进行参数化建模,静态、模态分析,寻找设计缺陷及优化设计.提高设计质量及效率.阐述了冷辗加工的基本原理,并详细介绍了芯辊在ANSYS下参数化建模,静态、模态分析及优化设计的一般过程.     

高铁轴承内圈冷辗扩导向辊闭环控制的研究

为提高异型截面环件轧制成形质量,基于ABAQUS平台建立了高铁轴承内圈冷辗扩仿真模型,利用子程序VUAMP,开发了数值模拟过程中导向辊闭环控制程序,并进行数值模拟。结果表明,导向辊在辗扩过程中贴合紧密、稳定,套圈成形质量较好,能适应各种工艺参数和毛坯参数的变化,提高了有限元仿真的准确性和可靠性。     

双沟道球轴承外圈冷辗扩变形规律有限元分析

分析双沟球轴承外圈的冷辗扩工艺,以ABAQUS软件为平台,建立了冷辗扩三维有限元模型.通过选取不同毛坯和工艺参数进行模拟轧制,研究了毛坯设计和工艺参数确定的基本方法.揭示了双沟球外圈冷辗扩成形的机理.     

基于铸坯的42CrMo轴承环件辗扩成形工艺与试验

轴承套圈是轴承的核心组件。针对目前大型轴承套圈生产工艺存在的材料浪费多、生产效率低、加工能耗高等问题,以典型的42CrMo转盘轴承套圈为对象,开展铸辗复合成形大型轴承套圈加工新技术的研究。通过环件辗扩工艺理论分析,提出铸辗复合成形主要工艺参数的设计准则。根据热压缩模拟试验结果,得到铸态42CrMo钢的本构关系模型和动态再结晶过程的数学模型。建立套圈径轴向辗扩热力耦合有限元模型,模拟计算和预测环件在热辗扩过程中的动态再结晶体积分数和晶粒尺寸,得到初始辗扩温度和芯辊径向进给速度两个主要工艺参数对套圈材料微观组织演变过程的影响规律。根据模拟结果,设计并完成基于铸环坯的工业辗扩试验;对辗扩成形套圈进行力学性能测试和金相组织分析,得到铸辗轴承套圈的力学性能参数和金相组织结构。试验和测试数据表明:由铸辗复合成形技术成形的轴承套圈各项性能指标达到工业要求,新技术可以成功成形出合格的轴承套圈。该项研究实现了由铸造环坯直接成形大型轴承套圈的加工技术,可为大型环类零件的节能、节材和高效的先进制造提供有效的工艺理论指导。     

精密冷轧环机工艺动力学模型

采用交流伺服电机和机械驱动进给系统的冷轧环机,其进给伺服控制系统的设计需要一个新的工艺动力学模型。给出了交流永磁同步伺服电机的数学模型,建立了机械传动机构的等效动力学模型,分析了环件冷辗扩的运动学和变形力学条件,得到了整个进给系统的工艺动力学模型。模型表达了伺服电动机电流、转矩、转速与轧制载荷、芯辊进给速度和位置,以及环件几何尺寸之间的动态关系,各变量之间存在非线性和耦合。模型已用于冷轧环工艺控制器的设计。     

Research on interactive influences of parameters on T-shaped cold ring rolling by 3d-FE numerical simulation

Cold ring rolling is a much complex physical process with multi-factors. Two forming parameters, the feed rate of mandrel and the rotational speed of main roll, affect the quality of deformed ring significantly and the feed amount per revolution of ring in the form of their ratio. By their ratio, the interactive effects of the two forming parameters on the T-shaped cold ring rolling process are explored through 3D-FEM in Abaqus software. The results show: firstly the study objects (roll force, growth rate of diameter, degree of inhomogeneous deformation, filling capability of groove, average side spread and fishtail coefficient) are almost invariable if the two parameters are increased (or decreased) proportionally; secondly whether the ratio is changed by the feed rate of mandrel or by the rotational speed of main roll, the variation of each study object with the ratio is approximately the same; thirdly the increase of the ratio is beneficial to the growth of diameter and the restrictions of inhomogeneous deformation, average side spread and fishtail coefficient, but it causes the roll force to increase and the filling capability of groove to decrease.     

芯辊进给速度对环件冷轧工艺的影响规律

环件冷轧是一种先进的塑性加工工艺,而其中芯辊的进给速度对环件冷轧工艺有重要影响。本文针对环件冷轧工艺的特点,以数值仿真法为主要研究方法,以有限元分析软件ABAQUS为平台,利用弹塑性动态显式有限元法对环件冷轧变形过程进行了三维数值模拟,研究揭示了矩形截面环件开式冷轧工艺中总压下量不变时芯辊进给速度对轧制力、轧制力矩和环件轴向宽展的影响规律,并分析了进给速度与环件咬入之间的关系。结果表明:进给速度相对较小时,环件的宽展以及鱼尾形状系数随进给速度的增大而急剧减小,端面变得平整;当进给速度进一步增大时,环件宽展以及鱼尾形状系数变化不大;进给速度对鱼尾形状系数的影响主要取决于进给速度对环件外层附近金属的轴向流动的影响;随着芯辊进给速度的增大,轧制力和轧制力矩也相应增大,因此对轧环机力能参数的要求也提高;芯辊进给速度的增大不利于环件的咬入。     

数控精密冷辗环机伺服进给系统的刚度分析

介绍了D56G90型数控精密冷辗环机伺服进给系统的结构和工作原理,分析了影响冷辗环机伺服进给系统刚度的因素,推导出其相应的刚度计算式,得到了冷辗环机伺服进给系统综合刚度的解析表达式,对提高冷辗工件精度和控制系统稳定性具有指导意义。     

A practical method for finite element ring rolling simulation using the ALE flow formulation

Finite element ring rolling simulation by conventional Lagrangian codes carries an excessive computational cost. The main reason for this is the large number of incremental stages typically required to complete a full simulation. The nature of ring rolling however means that the amount of deformation taking place in a given increment is relatively small compared with typical metal forming processes. This paper describes measures that make the analysis of ring rolling a practicable proposition. The resulting model is based on a threefold approach, comprising the finite element flow formulation, an arbitrary Lagrangian Eulerian update strategy, and a novel iterative solution scheme called the successive preconditioned conjugate gradient method. The approach exploits the slowly evolving nature of the problem with the effect of reducing the time penalty for each deformation increment. In addition, a number of issues specific to ring rolling have been addressed including the problem of how the mandrel interface is dealt with for arbitrarily shaped rollers. The importance of addressing this particular issue is also illustrated. The method is validated by comparison with earlier experimental work and previously developed models for both pure radial, and radial–axial ring rolling.     

径/轴双向轧制过程中环件的运动学分析

为了提高环件双向轧制过程中运动学方程的精度和计算效率,根据轧制曲线建立了矩形截面环件径／轴双向轧制过程中径向与轴向进给量之间的关系。应用体积不可压缩原理,建立了径／轴双向轧制过程的运动学方程,并进行了相应的轧制实验以验证所建立方程的准确性。实验数据与计算结果十分吻合,表明所建立的运动学方程能够客观地描述径／轴双向轧制过程中的环件运动规律。     

[成形过程仿真优化与集成计算材料工程]限动芯棒连轧管机轧制过程轧件变形行为及规律仿真

基于ABAQUS有限元软件建立了180 mm限动芯棒连轧管机组钢管连轧过程仿真模型。通过仿真模拟展现了连轧各机架连续轧制过程中轧制区钢管横截面上应力、应变及位移的分布和壁厚形成演变过程,揭示了轧制压力分布和轧辊上总轧制力的变化规律以及轧件温度与轧制区摩擦因数对壁厚与轧制力的影响。使用三次样条插值方法从仿真结果数据中提取钢管壁厚和直径,通过研究对象机组的工业生产实测数据验证了有限元模型的正确性。仿真发现:连轧过程中,金属在纵向上先发生减径变形后发生减壁变形,横向上金属主要从孔顶区流向开口区;前三机架接触压力主要集中在孔顶区,变形量较大,是主变形机架,第四五机架接触压力最大在侧壁区,变形量较小,主要起到精整和归圆作用;随着轧制温度的升高,出口壁厚增大,轧制力减小,随着芯棒与轧件之间摩擦因数的增大,壁厚减小,轧制力减小。仿真研究结果支撑了针对该机组的关键轧机结构参数设计、轧制工艺参数确定以及工程调试中工艺参数优化。     

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。     

Complete modeling and parameter optimization for virtual ring rolling

Virtual manufacturing, usually consisting of complete modeling and optimization, of a manufacturing process has recently become one of the research trends in the area of process designing and selection. With the aim to realize complete modeling of a ring rolling process, a complex actuation mechanism model of a heavy radial-axial ring rolling machine has been established in this study. Moreover, a self-modified computer program for controlling the real-time movements of two guide rollers and two conical rollers in a ring rolling process has been developed. An optimization objective function has been proposed for saving the rolling time, in which the slip rate is regarded as the state variable. With this function, the virtual ring rolling process for producing a titanium alloy ring with a rectangular section has been successfully conducted using the finite element method. The simulation results are in good agreement with the experimental findings. Thus, the feasibility of the proposed method has been demonstrated. The computational result also reveals that the proposed optimization method can reduce the rolling time by about 28%.