轧辊转速对楔横轧大型轴类件应力应变影响规律研究

轧辊转速是关系到楔横轧大型轴类件成型质量和效率的重要技术参数之一,本文采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对楔横轧大型轴类件进行模拟,分析了轧辊转速对楔横轧大型轴类零件应力应变影响规律,为楔横轧大型轴类件确定合理的轧制速度、实现大型轴类件楔横轧经济化生产提供理论依据.     

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。     

楔横轧轧制螺纹轴应力状态研究

提供了楔横轧轧制螺旋轴类件模型,并通过DEFORM-3D有限元软件模拟了楔横轧轧制梯形齿形截面螺旋轴类件的成形过程,对轧件成形过程中两个重要变形阶段(成形段和精整段)的应力分布及变化规律进行详细分析.得到了轧制过程工件内部不会出现心部疏松等缺陷的结论,该应力变化规律为楔横轧轧制螺旋件的深入研究提供了理论依据.     

楔横轧铝合金轴类件的有限元模拟分析

为了研究铝合金轴类件楔横轧的变形机理,通过三维塑性有限元软件对它的成形过程进行了数值模拟,获得了楔横轧变形过程中的金属流动行为、应力分布、应变分布,以及轧制力与接触面积的变化曲线。结果表明,在成形过程中,轧件表面金属流动快,心部金属流动慢;应力先迅速增大到最大值后逐渐减小,以均匀的循环应力展宽轧件,结束时迅速降为零;随楔入深度的增加,应变迅速增大到最大值后,增加速率减缓;轧制力随轧件与模具接触面积的增大而增大,展宽时呈波浪状上下波动,轧制结束时降为零。结果能为探索铝合金轴类件楔横轧成形提供借鉴。     

大型轴类件楔横轧成形可行性分析

目前国内外重型汽车等大型轴类件采用锻造成形,存在着效率低成本高等问题.本文利用Ansys/Dyna有限元软件,对楔横轧轧制大型轴类件进行有限元数值模拟,分析了随着轧件直径的增大,轧件内部应力、应变的变化规律和直径对轧件心部应力的影响,得出大型轴类件采用楔横轧成形是可行的,为实现大型轴类件高效化、节能化生产提供了理论依据.     

偏心圆截面轴类零件的楔横轧成形数值模拟

提出了一种偏心轴类零件楔横轧成形新工艺,给出了楔横轧成形偏心轴类零件轧辊的辊型曲面.利用三维弹塑性有限元软件LS-DYNA对一种典型偏心轴类零件楔横轧成形进行了数值模拟,分析了其成形过程、应力应变场分布及工艺特点.模拟结果表明,从起楔开始就将坯料轧制成偏心圆截面的偏心轴类零件的楔横轧工艺是完全可行的,而且具有轧制力小、变形容易控制等优点.     

空心件带芯棒轧制与空心轧制成形过程的比较分析

对三辊楔横轧空心件带芯棒与空心轧制的复杂变形特性开展了实验研究,通过有限元仿真,比较分析了带芯棒与空心轧制时轧件的内部应力、应变场以及晶粒尺寸,分析表明,带芯棒轧制时不仅可以得到了等内径空心件,而且晶粒细化更能满足轴类零件的力学性能需要。     

工艺参数对楔横轧螺纹轴心部质量的影响

楔横轧轧制轧件时,轧件受两向压应力、一向拉应力作用,轧件心部可能产生疏松、裂纹等心部缺陷,采用Deform-3D三维有限元软件模拟了不同工艺参数条件下楔横轧轧制螺纹轴类件的成形过程,从理论上分析了各种工况下轧件内部易产生缺陷的应力应变的变化特点,得出齿高变化率和螺旋升角对轧件心部质量的影响规律。研究结果表明,齿高变化率较大或螺旋升角随螺纹齿形中径尺寸变化时,轧件心部应力、应变都较小。选取合适的工艺参数,螺纹轴内部不会出现心部缺陷。     

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。     

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。     

楔横轧凸轮体内直角台阶轧齐曲线的研究

根据楔横轧工艺的特点,简化了凸轮体轧齐的数学模型,推导出楔横轧凸轮体在轧齐过程中螺旋斜锥体大端半径随轧件转角变化的旋转公式及各阶段螺旋斜锥体的体积公式。根据体积平衡原理得到了凸轮体内直角台阶的轧齐曲线,最后采用有限元软件对凸轮体的轧齐过程进行模拟,模拟结果良好,验证了轧齐曲线的正确性。研究结果对用楔横轧工艺设计生产凸轮轴具有借鉴意义。     

双中间轴对称楔横轧制工艺及模具设计

针对汽车变速器中间轴楔横轧传统加工工艺成本高、耗材多、成品率低等问题,提出了采用楔横轧成形方法加工汽车变速器中间轴的工艺方法。针对中间轴变形大、形状复杂、对称性差的问题,提出了双轴对称加工工艺方法。以1701212-Q7中间轴为例设计了对称轧制楔横轧制模具,实践证明了该工艺方法和所设计模具的可靠性。     

凸轮轴楔横轧成形仿真与应力应变分析

提出了一种凸轮轴楔横轧成形新工艺,得出了楔横轧成形凸轮轴轧辊的辊形曲线和轧齐曲线.利用三维有限元软件DEFORM-3D对凸轮轴成形进行了数值模拟,在模拟轧制过程中,轧辊楔面排料的同时轧件上的凸轮轮廓也被轧辊上的凸轮凹槽逐渐轧制生成,并且逐渐被轧齐,得出轧件应力、应变场在凸轮顶端和芯部较小,在与轧辊楔面接触处最大,呈非对称分布的特点.模拟结果表明,用楔横轧工艺轧制凸轮轴是完全可行的.     

椭圆截面轴类零件楔横轧成形关键技术研究

提出了用楔横轧工艺成形椭圆截面轴类零件的一种新工艺,推导了随转速比变化的模具辊形曲线,采用三维刚塑性有限元软件Deform-3D对成形过程进行了数值模拟.在轧制过程中,轧件在模具的作用下径向压缩、轴向延伸的同时椭圆轮廓在模具顶面辊形曲线的作用下,逐渐轧制成形;得到了在楔入段、展宽段变化稳定,精整段呈周期性跳动的轧辊与轧件转速比变化曲线,以及周期性波动的力能参数曲线.     

带有锥台及沟槽钢芯温楔横轧成形分析

采用楔横轧工艺,用温轧轧制钢芯,并对其成形过程进行研究。根据零件的成形特点,采用UG软件设计楔横轧不同工艺参数需要的模具,采用Deform软件模拟成形过程,从中选出最佳的工艺参数,并分析该工艺参数下钢芯大弧体不同成形阶段径向截面等效应力、等效应变及轴向截面等效应力、等效应变,最后通过实验轧制出产品。结果表明:成形角、展宽角等工艺参数对轧件外形及心部质量有很大影响;采用合理的楔横轧工艺参数可以轧制出心部无缺陷的合格产品;轧件的等效应力及等效应变均存在一定的规律,且最大值均在合理的范围内。     

楔横轧梯形螺旋齿轴金属流动规律

分析金属流动规律,是研究楔横轧螺旋齿成形规律的重要方法。采用DEFORM-3D有限元软件模拟梯形螺旋齿的成形过程,对不同截面上的分析点成形过程进行追踪,获得成形过程轧件径向、轴向金属流动规律。受模具齿形顶部及侧壁挤压作用,在不同位置,轧件上各螺旋齿底部径向金属变化基本相同,轧件齿顶径向流动差别稍大;大部分轴向金属流动量与初始点距轧件中心距离成正比,处于轧件侧壁处金属流动情况略有差别;轧件齿形两端部金属的轴向流动量较大,径向流动量较小。由实验轧件获得的金属流动规律与模拟结果一致。该金属流动规律对模具孔型设计提供了依据。     

楔横轧应变分布的光塑性实验研究

以聚碳酸酯作为模型材料,采用三维光塑性实验方法对楔横轧金属变形工步进行了模拟研究。对典型截面切片的等差线和等倾线条纹进行了观测分析,采用牛顿迭代法求解了楔横轧制件内部的三维应变分布。计算结果说明,楔横轧变形区属于复杂的三维变形,轧件的变形是不均匀的,表层变形大,心部变形小,变形的不均匀将导致轧件内部产生附加应力。实验结果表明,利用三维光塑性方法对楔横轧成形进行实验模拟是成功的,为研究金属塑性成形工艺提供了一种有效的实验手段。     

工艺参数对楔横轧一次成形气门毛坯螺旋痕的影响

采用楔横轧工艺,在轧制过程中轧件的已轧表面经常产生带倾斜角螺旋状凹痕缺陷。为解决气门毛坯材料5Cr21Mn9Ni4N应用楔横轧轧制更易出现表面螺旋痕的问题,以DEFORM-3D 6.0软件为有限元模拟工具,对不同工艺参数下轧件跟踪点的应力场进行研究。在楔横轧H500轧机上进行不同工艺参数轧制实验,计算每个轧件螺旋度,并对其进行比较分析。由有限元模拟结果和实验结果得出,对轧件表面螺旋痕影响最大的是成形角,其次是斜楔尖部圆角,再其次是展宽角。工艺参数对表面螺旋痕影响规律是,随成形角的增大,表面螺旋痕先减小,后增大;随斜楔尖部圆角和展宽角的增大,表面螺旋痕减小。并得出,在其他参数已确定的情况下,成形角取28°、展宽角取8°40′、斜楔尖部圆角取10mm时,楔横轧轧制气门毛坯不容易形成表面螺旋痕。