薄型环件多环轧制成形数值模拟研究

发布时间：2017-08-06 07:04

  本文关键词：薄型环件多环轧制成形数值模拟研究

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【摘要】：薄型环件一般指高径比小于1:25的环形零件，广泛应用于汽车后桥驱动加强环等机械领域。该类薄型环件往往采用焊接、铸造、等离子切割等传统工艺进行生产加工，但这些工艺往往存在生产效率低、环件性能差、工作环境恶劣等缺陷。环件轧制是生产无缝环形零件的特种加工工艺，与其他工艺相比具有加工性能好、节能节材、生产成本低、生产效率高等优点，但薄型环件难以直接采用环件轧制的方法进行生产加工，因为在轧制过程中，，薄型环件冷却速度过快、表面氧化程度高从而造成成形阻力大，畸变严重，最终难以加工出合格的产品。 本文以某载重车后桥驱动加强环为研究对象，提出了一种薄型环件多环轧制成形方法，即一次性轧制出多个薄型环件，不仅保证了环件的力学性能，而且提高了生产效率、节约了成本。该轧制过程分为矩形截面环件轧制阶段和深沟槽环件轧制阶段，目前针对矩形截面环件轧制的研究已经相当成熟，所以本课题只对深沟槽轧制阶段进行研究。通过DEFORM软件对该轧制成形过程的工艺参数以及变形规律进行数值模拟分析，主要包括以下内容： （1）基于薄型环件轧制过程中冷却速度过快的现象，研究分析轧制个数对该轧制成形过程的影响，对比分析不同轧制个数下的成形效果、温度变化以及轧制力，最终确定该轧制成形方案的轧制个数。 （2）研究分析驱动辊凸台形状对沟槽成形效果的影响，分别将凸台截面形状设置为矩形、三角形和梯形，并对不同截面形状下轧制成形效果进行对比分析；同时，研究分析凸台圆角半径对该轧制成形过程的影响，对不同凸台圆角半径下轧制成形效果及轧制力进行对比分析，最终确定出合理的凸台形状。 （3）探讨芯辊进给速度对该轧制成形过程的影响。根据该轧制的特点，将该轧制过程分为轧制初期、轧制中期、轧制末期三个阶段，模拟分析进给速度对各个轧制阶段的影响，并对其轧制成形效果进行对比，最终确定该轧制成形方案合理的进给路径。 （4）研究分析驱动辊转速对该轧制成形过程的影响，分别对不同驱动辊转速下的成形效果以及圆度误差进行对比，最终确定出该轧制成形方案合理的驱动辊转速。 （5）对该薄型环件多环轧制成形过程的变形规律进行研究，重点分析沟槽处应力随时间变化规律以及应变沿环件轴向的分布规律，揭示环件壁厚、径向尺寸以及轴向尺寸随时间的变化规律。 （6）提出薄型环件多环轧制成形方法，对其轧制原理、成形过程以及工艺参数设计进行了分析，申请了国家发明专利，并已受理。
【关键词】：薄型环件 多环轧制 数值模拟 工艺参数 变形规律
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG335
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 引言12
• 1.2 环件轧制的分类12-15
• 1.2.1 径向轧制13-14
• 1.2.2 径-轴向轧制14-15
• 1.3 环件轧制成形技术国内外研究状况15-17
• 1.3.1 环件轧制技术国外研究状况15-16
• 1.3.2 环件轧制技术国内研究状况16-17
• 1.4 薄型环件成形技术研究状况17-18
• 1.5 选题的目的及意义18-19
• 1.6 课题主要研究内容19-20
• 第2章 环件轧制基本理论20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 环件轧制力学原理20-23
• 2.2.1 环件咬入过程分析20-22
• 2.2.2 环件锻透过程分析22-23
• 2.3 环件轧制变形规律分析23-26
• 2.3.1 轴向宽展变形规律23-24
• 2.3.2 异形截面环件轧制变形规律24-26
• 2.4 环件轧制工艺参数设计26-30
• 2.4.1 轧制比26-27
• 2.4.2 轧辊极限尺寸27-28
• 2.4.3 轧制进给速度28-29
• 2.4.4 驱动辊转速29
• 2.4.5 轧制时间29-30
• 2.5 本章小结30-32
• 第3章 薄型环件多环轧制成形有限元模型建立32-44
• 3.1 引言32-33
• 3.2 刚塑性有限元方法的基本理论33-38
• 3.2.1 刚塑性材料基本假设33
• 3.2.2 刚塑性材料基本方程33-35
• 3.2.3 刚塑性有限元的基本解法35-38
• 3.3 DEFORM 有限元模拟软件38-40
• 3.3.1 DEFORM 简介38
• 3.3.2 DEFORM 模拟流程38-40
• 3.4 薄型环件多环轧制成形有限元建模40-43
• 3.4.1 几何建模40-41
• 3.4.2 材料模型41
• 3.4.3 网格划分41-42
• 3.4.4 接触定义42
• 3.4.5 约束和加载方式42-43
• 3.4.6 提交运算43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 薄型环件多环轧制成形工艺参数的研究44-66
• 4.1 引言44-46
• 4.2 轧制个数的确定46-50
• 4.2.1 不同轧制个数下成形效果对比分析46-48
• 4.2.2 不同轧制个数下温度变化对比分析48-49
• 4.2.3 不同轧制个数下轧制力对比分析49-50
• 4.3 凸台形状对薄型环件多环轧制成形规律的影响50-54
• 4.3.1 不同凸台截面轮廓下轧制成形效果对比分析50-52
• 4.3.2 不同凸台圆角半径下轧制成形效果对比分析52-54
• 4.4 进给速度对薄型环件多环轧制成规律的影响54-61
• 4.4.1 进给速度对轧制成形效果的影响55-59
• 4.4.2 进给速度对轧制力的影响59-61
• 4.5 驱动辊转速对薄型环件多环轧制成形规律的影响61-65
• 4.5.1 驱动辊转速对轧制成形效果的影响61-63
• 4.5.2 驱动辊转速对薄型环件圆度误差的影响63-65
• 4.6 本章小结65-66
• 第5章 薄型环件多环轧制变形规律研究66-78
• 5.1 引言66
• 5.2 成形过程66-68
• 5.3 应力-应变场分布规律研究68-70
• 5.3.1 应力场分布规律68-70
• 5.3.2 应变场分布规律70
• 5.4 环件尺寸变化规律研究70-76
• 5.4.1 环件壁厚变化规律71-73
• 5.4.2 环件径向尺寸变化规律73-74
• 5.4.3 环件轴向尺寸变化规律74-76
• 5.5 金属流动规律研究76-77
• 5.6 本章小结77-78
• 第6章 薄型环件多环轧制成形方法设计78-84
• 6.1 引言78
• 6.2 工作原理设计78-80
• 6.3 工艺参数设计80-83
• 6.3.1 环件毛坯设计80-81
• 6.3.2 轧辊尺寸设计81-83
• 6.3.3 轧制过程参数设计83
• 6.4 本章小结83-84
• 第7章 总结与展望84-86
• 7.1 总结84-85
• 7.2 展望85-86
• 参考文献86-90
• 攻读硕士学位期间主要成果90-91
• 致谢91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：628812