大型异形环件径—轴向辗环工艺模拟和优化

发布时间：2017-09-14 05:30

  本文关键词：大型异形环件径—轴向辗环工艺模拟和优化

  更多相关文章： 辗环 数值模拟 正交试验 FORGE模拟软件 塑性有限元

【摘要】：辗环工艺是将环形坯料在旋转的孔型中进行加工成型的一种加工工艺。通过使环件产生连续塑性变形辗环能够在较低的载荷和较小的消耗下完成环件的成型。径-轴向辗环工艺能够保证更好地端面质量及成型过程稳定性。辗环过程中影响所得环形锻件质量的工艺参数众多,包括当量辗扩比、锻件设计水平、环件坯料尺寸、驱动辊转速、芯辊进给速度等。通过对辗环过程的数值模拟能够在较短时间内在不消耗原材的情况下以低成本完成辗环工艺的设计以及对成型过程的预测。本文通过三维制图软件PROE构建了所需辗环芯辊的实体模型,与模拟软件FORGE内嵌的辗环模块相配合完成辗环过程模拟的建模。本文针对目前国内研究较少的大型异形环的辗环工艺建立有限元模型进行研究。本辗环工艺使用的材料为20Cr2Ni4,高强度及韧性等性质良好。本文同时整理了辗环工艺设计过程,并校核了所设计的模具能否满足环件咬入和锻透等条件,起到了范例的作用。在较大和较小环件变形量下进行模拟,分析了模拟结果并由此确定了模拟的上下限。通过正交试验法对模拟做了合理的安排,以较少的模拟次数获得合理的工艺参数,得到了最佳的当量辗扩比、驱动辊转速、芯辊进给速度以及端面锥辊进给速度,并分析各工艺参数对辗环成型的作用大小。以材料填充能力、鱼尾形状系数、外径尺寸大小、环件外壁锥角、辗环变形力、消耗功率、驱动辊力矩来衡量辗环模拟结果的质量,这些与模拟软件FORGE的性能和设计相适应的方法准确的描述了辗环工艺的水平。并通过与湖北新冶钢公司的合作将所得辗环工艺应用于实践,再次验证其正确性。本文通过将全程数值模拟、理论分析、试验验证相结合,显著提高了环形锻件质量、材料利用率和生产效率,大大缩短了新产品的开发周期,从而降低了生产成本并增强产品的市场竞争力。同时也为我国今后大型异形环件的辗环工艺提供了理论依据和实践指导。
【关键词】：辗环 数值模拟 正交试验 FORGE模拟软件 塑性有限元
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 选题背景7-11
• 1.1.1 辗环工艺的分类及原理8-9
• 1.1.2 辗环的特点9
• 1.1.3 辗环的优点9-10
• 1.1.4 辗环的缺点10
• 1.1.5 辗环工艺研究现状10-11
• 1.2 20Cr2Ni4 钢简介11-12
• 1.3 课题的意义、目的及研究内容12-14
• 1.3.1 课题的意义和目的12
• 1.3.2 课题的研究内容12-14
• 第二章 有限元理论基础14-21
• 2.1 有限元法基本理论14-18
• 2.1.1 有限元法的基本思想14
• 2.1.2 塑性有限元法概述14-18
• 2.2 有限元软件介绍18-21
• 2.2.1 FORGE模拟的工艺类型18
• 2.2.2 FORGE软件的技术特点18-20
• 2.2.3 FORGE软件的辗环模块发展现状20-21
• 第三章 径-轴向辗环工艺的制定与辗环缺陷21-36
• 3.1 辗环工艺设计21-32
• 3.1.1 环件锻件图及环坯体积21-22
• 3.1.2 环件坯料高度22
• 3.1.3 辗扩比的选取22-23
• 3.1.4 当量辗扩比及环件坯料尺寸23
• 3.1.5 对环件坯料尺寸的校核23-24
• 3.1.6 确定辗环辊子尺寸24-27
• 3.1.7 辗压力计算27-28
• 3.1.8 校核芯辊28
• 3.1.9 进给速度的设计28-29
• 3.1.10 辗环线性曲线29-30
• 3.1.11 辗环加工时间的确定30
• 3.1.12 驱动辊与端面锥辊转速30-31
• 3.1.13 辗环机的选取31-32
• 3.2 辗环缺陷32-35
• 3.3 本章小结35-36
• 第四章 数值模拟和正交试验过程及结果分析36-70
• 4.1 辗环模拟建模36-38
• 4.2 确定参数上下限38-45
• 4.2.1 较小变形量的辗环工艺模拟方案38-41
• 4.2.2 较大变形量辗环工艺的模拟41-45
• 4.3 正交试验45-62
• 4.3.1 正交试验简介45
• 4.3.2 正交试验的设计45-48
• 4.3.3 正交试验结果48-50
• 4.3.4 列出试验方案及其试验结果50-51
• 4.3.5 正交试验结果分析51-62
• 4.4 最优模拟方案分析62-69
• 4.5 本章小结69-70
• 第五章 生产试验研究70-72
• 5.1 大型异形环辗环生产试验70
• 5.2 过程及结果分析70-71
• 5.3 本章小结71-72
• 结论72-73
• 参考文献73-76
• 附录 176-77
• 致谢77

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 江绍成;袁汉江;;立式辗环机的芯辊转动装置[J];锻压装备与制造技术;2011年06期

2 江绍成;解光浦;;多功能辗环机[J];锻压装备与制造技术;2009年02期

3 刘明;高媛媛;高建成;;径向辗环机检测装置改造设计[J];煤矿机械;2010年12期

4 单宝德;徐会彩;庞东平;刘杰;;辗环机测量装置设计研究[J];锻压装备与制造技术;2013年01期

5 ;φ250毫米精密辗环机[J];锻压机械;1972年01期

6 谭和滋;辗环机定心辊受力分析及其设计中的几个问题[J];锻压机械;1994年03期

7 马时追,周庚生,郑晓明,许云鹏,尚万寿;立式辗环机精度失控的分析[J];轴承;1999年12期

8 赵玉玲;姜同秀;赵志友;;立式辗环机关键件轴、套的工艺改进[J];机械工人.冷加工;2006年04期

9 朱彦峰;方健儒;;辗环工艺及模具设计开发[J];金属加工(热加工);2009年21期

10 崔世强;第三讲 辗环[J];机械工人(热加工);1991年08期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 杨海利;;辗环工艺在齿轮毛坯锻造中的应用[A];2000年冀晋蒙豫鲁鄂六省区机械工程学会学术研讨会论文集（内蒙古部分）[C];2000年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 蔡墉;新型数控精密冷辗环机通过鉴定[N];中国机电日报;2001年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 王涛;径—轴向辗环轴向轧制力能参数研究[D];济南大学;2015年

2 张朝;大型异形环件径—轴向辗环工艺模拟和优化[D];内蒙古工业大学;2015年

3 吴虔;大型辗环机轴向轧制机构有限元分析与结构改进[D];济南大学;2011年

4 颜士伟;数控辗环机的动力学建模及仿真[D];武汉理工大学;2006年

5 庄仲凯;径—轴向辗环机轴向轧制机构结构分析及优化[D];济南大学;2013年

6 孟静;径—轴向辗环工艺过程数值模拟与毛坯设计[D];济南大学;2014年

7 张健;PCR-80轴承冷辗环机整机结构优化[D];合肥工业大学;2012年

8 韩双慧;D53K-8000数控辗环机轴向轧制系统研究[D];济南大学;2014年

9 宁玲玲;基于PLC模糊控制的辗环机调速系统的设计[D];山东大学;2014年

，

本文编号：848162