锥形细长阶梯轴的三辊楔横轧楔形设计及模拟分析

为了解决锥形细长阶梯轴车削加工困难的问题,针对可拆卸穿墙螺栓锥形细长阶梯轴类零件的三辊楔横轧成形工艺进行分析研究。通过轴向轧制力理论计算和有限元模拟分析,得到了三辊楔横轧轧机在轧制非对称轴时的各楔起楔位置,并给出了适合的展宽角β、楔数和坯料尺寸。分析了轧件在三辊楔横轧轧制工况下的非对称轴轧制成形过程中各阶段的应力场和应变场分布状况,以及轧件内部的材料流动速度场和位移场。得到了轧件各特征点的应力应变在整个轧制过程中随时间的连续变化规律。     

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。     

楔横轧大型轴类件轧制力规律研究

轧制力是楔横轧成形大型轴类件的重要技术参数之一。文章采用ANSYS/LS-DYNA3D有限元软件对大型轴类件的楔横轧成形进行数值模拟,分析轧制力随工艺参数和轧件直径变化的规律,通过轧制实验验证表明,有限元模拟具有良好的可靠性。该文对于楔横轧大型轴类件轧制力规律的研究结果,为设计大型楔横轧机确定力能参数,实现大型轴类零件的楔横轧经济化生产,提供了理论依据。     

基于ANSYS/LS-DYNA的楔横轧应力应变分析

通过ANSYS/ LS-DYNA有限元分析软件,对楔横轧轴类件的成型过程进行数值模拟,分析楔横轧轴类件轧制过程的应力应变规律,并对各轴向应力应变进行比较,阐明楔横轧轴类件的变形特征,得到轴类零件轧制过程中轧件内部的应变场、轧件表面变形形状等信息,可为其他零件轧制成形机理及变形规律的研究提供理论依据和参考.     

汽车半轴多楔楔横轧成形应力变化规律分析

本文根据楔横轧多楔轧制特点,建立了楔横轧多楔轧制半轴细杆部的三维有限元模型,编制了半轴细杆部多楔轧制过程进行有限元模拟的命令流程序,详细的分析了轧制过程中楔入段、展宽段主楔在侧楔作用下轧件内部应力变化规律,为多楔轧制半轴的模具设计和工艺参数的确定提供理论依据.     

基于挡楔的楔横轧工艺应力应变分析

对于端部轧制的楔横轧轧件,轧制结束时,轧件端部通常会出现较大凹心.为解决这个问题,采用在轧辊模具上对应轧件端部设置挡楔的方法.给出了挡楔参数的确定原则,通过有限元数值模拟,对基于挡楔的楔横轧轧制过程的应力应变进行了分析.结果表明:挡楔可有效挡住轧制过程中轧件上轴向流动比较快的表层金属,从而得到端部较平整的零件.     

楔横轧多楔成形等直径轴类件内部疏松的理论与实验研究

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对楔横轧多楔成形等直径轴进行了数值模拟与分析。根据轧制过程中特征点的应力变化规律,确定了楔横轧多楔轧件内部容易发生疏松的位置是在靠近外楔起楔的中心区域,并分析了多楔轧件内部出现疏松的原因。通过轧制实验对轧件内部疏松进行了研究,实验结果和模拟结果吻合。研究结果为楔横轧多楔精密成形长轴类零件时减少轧件内部疏松提供了理论指导。     

交变次数对楔横轧心部疏松的影响

应用ANSYS-DYNA有限元软件,对楔横轧轴类件进行轧制过程的模拟,以轧件1／2半径点的应力循环变化行为为基础,得到轧件中心截面的交变次数。选取了典型轧制实验模型与有限元分析结果做比较,得到交变次数对轧件心部疏松的影响规律,为深入研究楔横轧的疏松机理提供了依据。     

凸轮轴板式楔横轧精确成形过程仿真

利用板式楔横轧加工工艺精确轧制凸轮轴,简述了凸轮轴板式楔横轧精确成形的原理;利用DEFORM-3D软件,采用三维刚-塑性有限元法对凸轮轴板式楔横轧轧制的数值模型进行模拟仿真,得到了较为理想的凸轮成形结果;分析了凸轮体在轧制过程中的应变分布状态,得出了轧件的金属流动为轴向螺旋式.模拟结果表明:利用带有特殊曲面的板式楔横轧模具精确成形凸轮轴是可行的.     

楔横轧凸轮轴轧制半径对辊形曲线影响的规律

为获得楔横轧凸轮轴轧制半径对辊形曲线的影响规律,文章采用DEFORM-3D有限元软件,得到了楔横轧轧件的轧制半径的变化规律,有限元分析表明,轧件的轧制半径在楔入段和展宽段基本不变,精整段前段随楔面升高而变小,轧件成形后轧制半径保持不变,并用实验数据验证了此规律的正确性。在此基础上设计出了楔横轧轧制凸轮轴时轧辊的辊形曲线,应用此辊形曲线进行有限元仿真和实验轧制,取得良好的效果,验证了此种辊形曲线的求解方法的正确性。     

金刚石砂轮轴向进给磨削硬质合金时的磨削力实验研究

为研究金刚石砂轮轴向进给磨削硬质合金时的磨削力,建立轴向力与法向力、切向力的转化模型;测量不同工艺参数下的磨削力变化;分析工艺参数对法向力、切向力、轴向力的影响规律并建立磨削力的经验公式。结果表明:在轴向进给磨削过程中,最大的磨削力是法向力,而轴向力略小于切向力。砂轮线速度对3个方向的磨削力的影响大致相同。磨削深度对法向、切向及轴向3个方向的磨削力的影响明显不同。进给速度对3个方向磨削力的影响不显著。      

不锈钢0Cr18Ni9铣削力建模与实验研究

在难加工材料的铣削加工中,铣削力对质量有很大影响。对难加工不锈钢0Cr18Ni9铣削加工中的切削力模型与实验加工技术进行研究。将不锈钢0Cr18Ni9铣削加工中的切削力分解为切向铣削力、径向铣削力和轴向铣削力,由铣削力和切削加工参数之间的关系,建立不锈钢0Cr18Ni9铣削力模型。采用正交试验法设计加工试验获得铣削力数据,通过多元线性回归确定不锈钢0Cr18Ni9铣削力仿真模型中的系数。回归参数的显著性检验结果表明,所建立的铣削力模型能够对铣削力进行预测和控制。     

新型变截面涡旋型线的多目标遗传算法优化

利用基圆渐开线和幂级数形式的高次曲线构造一种新型的变截面型线，并针对目前变截面型线优化设计中只以容积性能为优化目标而未考虑型线力学性能这一缺点，提出综合考虑容积性能和力学性能的多目标优化设计方法。将容积性能中的重要指标——压缩比和力学性能中的关键指标——轴向气体力和切向气体力作为优化目标，利用遗传算法对其进行多目标优化。结果表明：优化后的两大指标较优化前均有显著变化，压缩比提高了11.3%，轴向气体力和切向气体力明显降低，尤其是切向气体力降低的幅度较大，最大轴向力和最大切向力分别减少了2.11%和22.71%，表明提出的优化方法可以获得综合性能较优的变截面型线。     

钛合金真空自耗熔炼过程中电流、磁场和电磁力数值模拟

采用有限元模拟软件Ansys Electromagnetics Suite中Maxwell 3D模块建立钛合金真空自耗熔炼过程电磁场数学物理模型,分析并掌握熔炼过程中电流、磁场和电磁力相互作用规律,并研究了熔炼电流和搅拌电流变化对磁场及电磁力的影响。结果表明：铸锭中电流均呈向心分布,且集中分布在铸锭上部350 mm范围内;熔炼电流产生切向磁场,搅拌电流产生轴向磁场,两者进行简单耦合;在熔炼电流及其自感磁场的作用下,产生径向和轴向电磁力;该电磁力又在搅拌磁场的作用下发生旋转,产生切向电磁力;随熔炼电流线性变化,磁场切向分量和电磁力的径向和轴向合力均呈线性变化;随搅拌电流线性变化,磁场轴向分量和电磁力径向分量均呈线性变化。     

三角皮带轮辊轧成形轧制件缺陷的原因分析与对策

针对钢制实心三角皮带轮辊轧成形新工艺,分析了轧制件的质量缺陷及其原因。结果表明:试制的辊轧机液压式压紧装置存在压紧力设计不足、未构成封闭力系、机械结构与液压系统的刚性小等问题,不能保证成形过程对工件的压紧。并提出了采用肘杆机构实现对工件锁紧的解决对策。     

微小型薄壁内沟槽铜管旋压缩径数值模拟

文章以有限元分析软件MSC.Marc为平台,建立了微小型薄壁内沟槽铜管钢球高速旋压缩径成形的三维弹塑性有限元模型,对缩径过程的变形机理、应力应变分布和受载情况进行了分析;同时,进行了成形过程实验研究。模拟与实验结果表明,沟槽底部的等效应力应变远大于齿形和沟槽管外表面,钢球与沟槽管接触区受三向压应力作用;等效应变沿轴向呈分层分布,沿周向呈间隔分布;轴向进给速度过大,沟槽管容易出现扭曲变形,轴向拉拔力和钢球承受载荷也相应增大。模拟结果揭示的规律与实验结果相一致。该研究有助于改进缩径工艺,提高加工效率。     

伺服刀架赫氏齿盘设计研究

针对伺服刀架的受力和结构形式特点,分析了伺服刀架在分别承受切向载荷、轴向载荷和径向载荷作用下的受力平衡和极限状态,推导了伺服刀架赫氏齿盘在切向载荷、轴向载荷和径向载荷作用下的承载能力公式,分析了伺服刀架的齿轮传动间隙对赫氏齿盘定位的影响。结合应用实例,介绍上述推导公式的使用,为实际工程应用提供设计依据。     

钛合金TC4高速铣削参数对铣削力的影响研究

钛合金高速铣削因其高效率、高质量、小变形等优点,广泛应用于航空、航天、船舶、军工制造等行业。针对难加工材料TC4(Ti-6Al-4V)的高速铣削加工技术,开展了铣削深度、铣削宽度、每齿进给量、主轴转速的四因素三水平正交试验,分析各铣削参数对铣削力的影响。实验过程中将铣削力分解为切向铣削力、径向铣削力和轴向铣削力,采用多元线性回归分析法,建立了各向铣削力模型,并进行了显著性检验。为验证模型的准确性,设计了新的加工实验进行验证。实验结果表明:该模型准确度高,能够预测铣削过程中的各向铣削力。     

轧制轧制变形对Al-Zn-Mg-Cu合金中S相破碎情况的影响

针对传统的对称轧制方式难以破碎Al-Zn-Mg-Cu合金中粗大S(Al;CuMg)相的问题,根据蛇形轧制变形区的受力特点,通过主应力法分析了变形区内受力最小区域的应力,并建立了7055铝合金在蛇形轧制过程中粗大S相变形的微观有限元模型。采用建立的有限元模型对对称轧制、异步轧制和蛇形轧制过程中7055铝合金中S相的应变进行了模拟,开展了轧制实验和对S相形貌进行观察,对有限元模型的准确性进行了验证。结果表明:微观有限元模型准确可靠;随着非对称因素的增加,板材心部S相的破碎程度增加,即蛇形轧制>异步轧制>对称轧制;蛇形轧制板材表层S相较心部的应变更大、破碎程度更严重。     

高速平磨氧化锆陶瓷磨削力模型的研究

根据磨粒突出高度符合瑞利分布的假设,建立关于单颗磨粒的最大未变形切削深度模型。考虑变摩擦及机床主轴振动的影响,以单颗磨粒为研究对象,把磨削力分为磨削变形力和摩擦力,引入主轴振动修正系数,结合单位面积内的磨粒数目,建立了单位宽度上磨削的总法向力和总切向力的磨削力理论模型。结果证明：切向、法向磨削力理论值与试验值平均相对误差分别为7.97%、8.19%,误差最大值不超过15%,模型存在较高的准确性。