CuNi90/10铜合金高颈法兰精辗成形数值模拟与试验研究

高颈法兰的颈部高度和底盘外径大，采用锻造后机加工的方法制作生产效率较低。为提高生产效率，通过对现有辗环工艺进行分析，借助有限元软件建立了高颈法兰精辗模型，并对典型规格的外径Φ159 mm的高颈法兰轧制成形过程进行了仿真分析，研究了驱动辊转速、芯辊进给速度、毛坯形式对高颈法兰轧制成形过程的影响。结果表明：增加驱动辊转速与芯辊进给速度可以减少轧制缺陷，同时采用锥形内孔可以避免内孔产生蝶型缺陷。最终确定了法兰内孔形式为锥形内孔、驱动辊转速ω=5 rad·s^-1、芯辊径向进给速度V=3 mm·s^-1。最后设计配套模具进行试验验证，完成了典型规格高颈法兰的产品试制，验证了高颈法兰碾环成形工艺的可行性。     

高颈法兰精密轧制成形微观组织演变研究

基于DEFORM有限元软件二次开发建立了40Cr钢本构关系,建立了高颈法兰封闭轧制成形的刚塑性有限元模型。进行了轧制过程中高颈法兰微观组织演变的研究,预测其成形过程中动态再结晶晶粒尺寸、体积分数和再结晶体积分数以及平均晶粒尺寸大小的变化情况,阐明了轧制工艺参数对微观组织细化的影响规律。结果表明:内外径部分在轧制中最先发生动态再结晶,最终轧制法兰的晶粒度可由119μm细化到11.368μm,这对产品性能的提高有重大影响。     

坯料形状对轧制成形高颈法兰影响分析

基于金属轧制过程中体积不变原则,采用DEFORM有限元软件,对多种坯料形状轧制成形高颈法兰进行有限元数值仿真,分析坯料形状对轧制成形高颈法兰的影响规律,给出轧制成形方法成形高颈法兰坯料的合适坯料形状。研究结果为实现和推广高颈法兰轧制成形技术奠定了理论基础。     

摆动辗压高颈法兰工艺研究

此文阐述了高颈法兰的摆辗工艺，对其变形和力能参数进行了分析，并对其模具的设计进行了探讨。实践证明，高颈法兰的锻造－扩辗－摆辗复合成形工艺是合理的，完全达到了质量指标和技术要求，现已批量生产。     

TBM盘形滚刀刀圈轧制成形数值模拟和试验研究

为了分析盘形滚刀在轧制过程中的变形特点,以17英寸TBM盘形滚刀刀圈为研究对象,依据环件轧制工艺理论,对轧制模具主辊、芯辊和锥辊的运动参数进行了设计;基于DEFORM-3D建立了滚刀刀圈轧制成形的有限元分析模型,模拟分析了刀圈在轧制成形过程中温度场、等效应变场、几何形状和轧制力的变化规律;基于设计的工艺参数和模拟结果,开展了刀圈轧制成形试验研究,验证了研究刀圈轧制成形工艺采用数值模拟方法的可靠性。结果表明:刀圈轧制结束时,其整体温度分布由刀圈芯部到外表面梯度递增,最高温度为1200℃,最低温度为1040℃,等效应变最大值为14.4,最小值为0.178。刀圈稳定轧制阶段,径向轧制力在5×10~5N左右波动,轴向轧制力在1.5×10~5N左右波动。     

带纵筋平板的轧制成形规律与极限研究

带纵筋平板是一种结构复杂的异型板,其在轧制成形过程中型槽内金属填充不足、凸筋成形难的问题比较突出。针对该问题,提出了一种新的带纵筋平板轧制成形工艺方法,采用两道次将带纵筋平板轧制成形。将第1道次轧制的轧辊组设计成上辊有型槽、下辊有弧形的凸起结构;在第2道次轧制的轧辊组中,将上辊设计成与第1道次同尺寸的型槽,下辊设计为平辊。采用这种多道次轧制方法可以有效地促进金属向上辊型槽内流动,促进凸筋的增长。通过Abaqus有限元模拟,分析了辊型结构对筋高和成筋率的影响规律以及不同板厚的凸筋的成形极限,从而得到成形较好的工艺参数。通过开展实验,发现实验结果和模拟结果基本一致,这为后续的异型板的精密成形研究提供了理论基础。     

Φ9m超大型环件径轴向轧制成形仿真模拟与实验

目前,国内对Φ5m以上超大型环件轧制技术与装备的研究几乎是空白,该文在自主研制的最大轧制Φ9m的RAM9000大型数控径轴向轧环机上,开展了大型风电设备用Φ9m风塔法兰环件轧制成形工艺模拟与实验研究。基于环件轧制工艺设计理论并结合生产实践经验,设计了Φ9m超大型环件轧制工艺参数;针对超大型环件轧制变形特点,提出了一种新的进给规范。运用ABAQUS有限元模拟软件进行轧制成形仿真模拟分析,并以仿真模拟结果为指导,在RAM9000数控径轴向轧环机上成功轧制成形了Φ9m风塔法兰环件。为推进我国超大型环件轧制技术开发与应用奠定了重要基础。     

微沟槽多道次滚压工艺参数分析及优化

针对微沟槽多道次滚压成形工艺存在微沟槽成形高度不足、板材变形严重、轧制力过高的问题,建立了多道次滚压的有限元模型,并结合响应面法对多道次滚压的工艺参数进行了分析。以辊缝间隙Δh、滚压速度v、摩擦因数μ和辊轮直径D为设计变量,应用中心复合实验设计方法设计了响应面实验,得到孔型填充率η、板材延长长度ΔL以及轧制力F的响应面预测模型。通过分析响应面图,总结出各项工艺参数对响应值的交互影响规律,并通过多目标优化获得了最优工艺参数组合。结果表明,使用优化后的工艺参数进行滚压可使孔型填充率η达81.21%,板材延长长度降低了39.6%,轧制力降低了21.1%。     

高颈法兰封闭轧制微观组织演变研究

结合微观组织动态再结晶理论,建立了高颈法兰封闭轧制有限元模型。借助DEFORM-3D软件,通过云图分析研究了晶粒尺寸及再结晶的演变规律。结果表明:随着轧制的进行,再结晶体积分数的变化在径向是由外向内扩展,在轴向是从底盘向颈部扩展;法兰坯料的微观晶粒尺寸由初始119μm细化到最小值为11.3μm。研究结果对于提高轧制产品质量具有重要意义。     

多电机驱动的双辊夹持旋压成形装置的设计及有限元分析

设计了一种多电机驱动的双辊夹持旋压成形装置,可用于薄壁圆筒件的复杂曲面法兰结构的成形。采用三维建模软件完成了实验装置的结构设计,利用有限元分析软件ANSYS对装置的关键零部件进行了强度校核分析。双辊夹持旋压成形装置的设计为后续深入研究双辊夹持旋压成形工艺奠定了基础。     

基于RSM与NSGA-Ⅱ的法兰件挤压成形工艺的多目标优化

通过分析实心法兰的结构特点，运用有限元模拟与响应曲面算法和NSGA-Ⅱ相结合的算法对实心法兰冷挤压成形进行了多目标优化分析。采用DEFORM-3D有限元模拟软件对实心法兰成形过程中的损伤与载荷进行了分析。选取摩擦因数、凹模圆角半径和挤压速度3个工艺参数为影响因素，损伤值与载荷力为优化目标，通过设计响应曲面试验进行仿真模拟。结合NSGA-Ⅱ遗传算法进行多目标优化，对优化解进行仿真试验对比，目标值误差位于合理范围内。工艺参数优化的最终结果为：挤压速度1.46 mm·s^-1、摩擦因数0.05、凹模圆角半径8.00 mm,采用优化后的参数进行模拟试验，结果表明，法兰的最大成形载荷由100 kN降低为50.9 kN,损伤值由1.29减小至0.70,工件的成形质量得到改善。     

基于有限元仿真的航空发动机叶片辊轧成形过程参数优化北大核心CSCD

精密辊轧是航空发动机叶片的重要加工方式,其工艺参数难以确定,导致叶片成形效果难以控制。提出使用ABAQUS有限元仿真方法对辊轧过程进行模拟,通过改变辊轧压下量以及摩擦因数,研究压下量和摩擦因数对叶片成形结果的耦合影响,从而优化工艺参数,获得最优的参数设定。研究结果表明:随着摩擦因数的增加,该辊轧模型叶片的宽展整体增加,且所受轧制力与摩擦因数呈线性正相关;随着端口压下量的增加,叶片所受轧制力以及叶片宽展均有所提升,但当压下量增加超过0.06 mm时,轧制力以及宽展发生突增,叶片变形集中于边缘局部区域,不利于成形结果的精密控制。     

机翼前缘蒙皮拉形工艺参数优化与试验

飞机机翼前缘蒙皮,由于其形状和成形材料的特点使拉形结束卸载回弹后会产生较大的回弹量,对零件的成形质量影响较大。文章分析机翼前缘蒙皮零件的典型成形方案,确定主要加载轨迹参数,利用正交试验设计方法设计拉形工艺方案,通过有限元模拟和结果分析,获得了主要工艺参数对成形零件回弹量的影响规律。针对某前缘蒙皮零件,根据有限元分析结果,对工艺参数进行设计和优化,通过生产性试验,获得了成形质量较好的试验零件,并进行厚度、应变测量和对比分析,验证了有限元模拟的精度。     

车用法兰螺母冷挤压成形工艺分析及优化

以车用法兰螺母冷挤压成形为研究对象,根据其结构特点设计6工位成形工艺,选取其中易出现缺陷的六角成形工序,采用有限元分析软件DEFOMR-3D对其成形过程进行模拟分析,采用双顶杆结构替代原有单顶杆结构,成功解决成形过程中的材料折叠问题。同时,为降低成形载荷,选取凹模圆角半径、模芯切入角、凸模切入角、摩擦系数作为因素,设计正交试验对参数进行优选,得出各因素对成形载荷的影响趋势,确定最优工艺参数为:凹模圆角半径为0.5 mm、模芯切入角为20°、凸模切入角为10°、摩擦系数为0.12,采用优化后的模具结构及参数进行试模,制件符合成形要求,成形载荷与模拟结果基本一致,为法兰螺母生产提供理论基础。     

法兰轴温挤压成形工艺分析与挤压凸、凹模参数优化

在分析法兰轴温挤压工艺的基础上,制定了法兰轴的温挤压工艺流程,采用正交试验法对挤压凸、凹模结构参数进行了优化,将优化的凸、凹模结构参数对法兰轴进行温挤压成形试制与验证,得到了合格零件,证明了法兰轴成形工艺方案的正确性。     

利用正交试验设计优化冷弯成形工艺参数

冷弯成形工艺参数的设计对冷弯成形产品质量有重要影响。本文对方矩形管冷弯成形过程中机架间距、摩擦因数和轧制速度的不同取值水平通过正交试验设计,利用Abaqus有限元软件的显式非线性动态分析对所设计试验仿真模拟,得到了每道次轧制过程中带钢边部最大纵向应变最小时各个道次3个工艺参数的最佳取值。并用优化后的参数进行仿真和验证,得到各道次带钢边部最大纵向应变比优化前要小,优化后第4~第10道次带钢纵向应变极值相对接近,产品边部拉伸小,并且边部拉伸分布比较均匀,有效改善了产品质量。     

波形板辊弯工艺分析与设计

采用辊弯成形工艺能够获得强度高、性能好、形状复杂和精度较高的工件,而现阶段应用CAD-CAE技术对辊弯工艺的分析较少。本文以辊弯成形工艺生产"U"型槽铝材波形板为实例,应用有限元模拟软件进行波形板辊弯工艺研究,通过设计一系列不同辊型的轧制道次逐步获得所需板料形状。在辊弯成形分析过程中,首先建立1450 mm板材模型,设计出合理的辊弯角度;对辊弯板材进行滚花设计及应变分析;对模拟结果进行描述和分析,并与辊弯成形实验结果进行对比,最终设计出合理的辊弯机组。研究结果表明,采用此辊弯工艺所成形的波形板零件具有表面质量好、尺寸精度高等优点。     

双辊摆辗成形力能参数计算方法研究

介绍了双辊摆辗的工作原理,并且为了得到双辊摆辗轧制参数有效的计算方法和研究结果,运用力学知识、几何学知识、轧制理论以及金属塑性成形原理,从理论的角度对双辊摆辗成形的力能参数进行系统性的分析和研究,求得有效轧制面积、轧制应力、轧制扭矩等的计算方法及求解公式。利用该计算方法及相应的求解公式求得了实际生产中一个环形坯料的轧制参数,通过试验对该计算方法进行验证,理论结果与试验结果相符,最大偏差不超过13.6%,表明提出的关于双辊摆辗的计算方法是合理的,并且为双辊摆辗轧制参数选取提供了理论参考。     

大型厚壁深槽环件卧式复合轧制新方法理论与模拟(一)

由于大型厚壁深槽环件特殊的几何特征,需要采用自由锻与切削的工艺,导致能源材料消耗高、效率低、产品性能差。该文提出一种用于成形大型厚壁深槽环件的卧式复合轧制新方法,基于环件卧式复合轧制成形原理,提出了主要成形参数的设计方法;利用ABAQUS有限元软件进行三维热力耦合有限元建模与模拟分析,验证了环件卧式复合轧制技术可行性,揭示了轧制过程中环件几何尺寸、应变、温度以及力能参数分布演变规律。研究成果为深入研究大型厚壁深槽环件卧式复合轧制成形机理和工艺设计方法奠定了重要基础。     

双驱动轧制成形对5A02铝合金环件应变及组织分布的影响

为了改善轧制环件的应变分布、提高环件组织性能,提出环件双驱动轧制成形工艺方法。以5A02铝合金环件为研究对象,通过有限元分析方法对环件双驱动轧制过程进行研究,重点分析了不同的芯辊转速对环件轧制力能参数、等效应变分布以及成形精度等的影响规律。结果表明,双驱动轧制成形相比常规环件轧制工艺,环件沿径向等效应变分布的均匀性提高了50%,且轧制过程中环件的形状精度保持性好,有利于改善环件的组织分布均匀性,提高轧制环件的综合力学性能。根据仿真计算结果,制定较优的环件双驱动轧制工艺方案,并进行环件轧制试验和显微组织分析,双驱动轧制环件内部枝晶相均匀分布且细小,弥散质点分布均匀,验证了该工艺方案的有效性。