金云光[1]2004年在《计算机辅助楔横轧工艺及模具设计》文中提出CAD／CAE／CAM技术是体现企业设计制造水平的重要标志。在楔横轧工艺开发和模具设计中应用CAD／CAE／CAM技术，有利于促进楔横轧工艺的发展和推广应用。本文将叁维CAD技术引入到楔横轧工艺与模具设计领域中，提出了基于轧件特征的楔横轧模具设计方案，开发了相应的模具设计CAD系统，并尝试着将有限元数值模拟技术作为虚拟调试手段应用于楔横轧工艺与模具设计中。 本文对楔横轧工艺与模具设计进行了较深入、系统的研究。首先，对叁维CAD技术、基于特征建模技术、参数化技术做了阐述，并将之引入到楔横轧工艺与模具设计中。其次，文中阐述了对轧件成形特征的描述，基于此对楔横轧模具楔体特征进行了分类、定义等，并详细地说明了轧件特征与模具楔体特征的映射关系，在此基础上开发了楔横轧模具设计CAD系统，包括：轧件特征描述、楔体特征参数化设计、模具楔体特征的拼合设计、轧齐曲线与曲面设计。其中重点介绍了轧齐及轧齐原理、轧齐曲线方程的求解和提前量的计算、轧齐曲线及轧齐曲面的生成技术。然后，以汽车起动轴的楔横轧模具设计为例具体阐述了应用该CAD系统进行设计的过程。最后，将有限元数值模拟技术引入到楔横轧模具与工艺调试中，阐述了虚拟调试的过程和分析了有限元模拟结果，概括了轧件缺陷诊断分析模块可作为技术人员提供参考。
孙啸天[2]2012年在《楔横轧制坯典型工艺缺陷分析与模具设计》文中认为楔横轧轧制工艺是一种将两个带楔形孔型的模具分别固定在上下两个轧辊上，轧辊向相同的方向旋转，带动圆柱形坯料旋转，通过模具型腔的作用下，成形出各种台阶轴类零件的生产工艺。楔横轧坯料变形方式主要表现为径向压缩和轴向延伸。楔横轧工艺属于零件旋转轧制方法的一种。与传统的零件成形工艺如切削、锻造等加工方法相比，楔横轧工艺具有生产效率高3-7倍，材料利用率节约20%-40%，生产成本低30%等明显的优势，目前已经被广泛应用于汽车、摩托车、内燃机等行业轴类零件毛坯的生产，是现代先进制造技术的组成部分。针对楔横轧轧制轴类件成形工艺的特点，本文选取了某企业为某发动机连杆制坯的具体案例，在查阅了国内外大量文献的基础上，掌握了楔横轧工艺的模具结构特点、变形过程中的轧件变形和材料流动特点等，在此基础上建立了可靠的DEFORM叁维有限元模拟模型，并对整个过程进行了模拟仿真分析，通过对模具结构、轧件的速度场、应力应变场、温度等不同条件下的分析讨论，获得了对楔横轧工艺的总体认识。楔横轧成形具有模具结构复杂、坯料变形程度大的特点。坯料在变形过程中如何保持稳定、持续的变形是保证楔横轧成形质量的重点和难点。对于模具来说，模具设计的如展宽角β、成形角α、断面收缩率ψ等基本工艺参数对成形的效果有很明显的影响。同时，模具的孔型结构对轧件在变形过程中产生的应力和力矩等条件对变形的稳定性有很大地影响。在原有模型的基础上对成形过程进行了模拟实验，从运动、力学等方面分析模具主要工艺参数对轧件成形质量的影响规律。通过大量的模拟分析，设计和优化了模具结构和工艺参数，。楔横轧制坯工艺有很多常见问题，如中心疏松和孔洞、弯曲、缩颈、堆料、螺旋形台阶凹纹等，这些问题的出现严重影响了零件的外观和内部质量，甚至导致零件直接报废，也影响了楔横轧工艺大批量自动化的生产。因此，对楔横轧变形过程分析，对轧件上缺陷的形成机理的研究有很实际的理论和实际意义。本文中主要对弯曲、堆料、缩颈等缺陷问题进行了比较详细的分析，对产生该缺陷的部位进行了重点的研究，从材料流动、模具结构、应力应变场等主要方面阐述缺陷产生的原因。采用优化后的模具结构，有效的避免了这些缺陷的产生。并通过生产试制，得到了理想的结果。通过对本课题的研究，不仅加深了对楔横轧模具设计的认识，解决了实际生产中容易出现的问题，也为企业节省了大量的成本。于此同时，对其他轴类件的生产也有借鉴意义。
初俊林, 袁文生[3]2017年在《基于楔横轧原理的钢球轧制工艺计算机仿真研究》文中研究说明钢球在工业中的应用非常广泛,特别是矿山用的球磨机对钢球的应用量更是巨大,由于其形状的特殊性,其大批量生产工艺也越来越得到重视。本文应用有限元方法,并基于楔横轧原理对钢球的轧制成形工艺过程进行模拟仿真,通过DEFORM-3D的模拟过程研究了楔横轧各工艺参数对钢球成形过程的影响,根据模拟过程中金属的流动规律对模具进行改良,获得满意效果。
高伟[4]2009年在《基于数值模拟的锥形轴类件楔横轧成形研究》文中认为楔横轧工艺是一种高效的金属塑性成形工艺,经过多年来的发展,已经成为一种广泛的轴类零件的加工方法。近年来随着计算机技术的发展,用数值模拟的方法来研究楔横轧成形也逐渐发展起来,并且已经证明有限元数值模拟是一种高效且实用的新型研究方法。因此,本文以数值模拟方法来研究锥形轴类件的楔横轧成形工艺及成形工艺理论、对解决制件加工中出现的问题具有重要的意义。本文通过数值模拟与实验相结合的方法来对锥形轴类件的楔横轧成形工艺进行研究。采用叁维造型软件Pro-e建立模具与轧件实体模型,导入到有限元分析专业软件DEFORM-3D中建立轧件变形模型,对锥形轴类件楔横轧成形的整个过程进行数值模拟仿真计算。从模拟的结果中得到制件成形过程中的应力、应变的分布及变化等有用的数据,通过对这些数据的分析,对制件成形过程中金属的流动、变形、受力有了充分认识,得出了一些关于锥形轴类件的楔横轧成形理论。同时,将锥形轴类件的楔横轧工艺应用于生产实践中。利用H520型楔横轧机成形了具有代表性的锥形轴类楔横轧制件,并将制件进行金相分析,对轧件的变形、质量和心部疏松等问题作了直观性的分析、研究。将其与数值模拟进行对比,对数值模拟的结果进行验证。
张庆恒[5]2010年在《轴类零件轧制有限元数值模拟》文中指出楔横轧是对轧件进行径向压下、轴向延伸并横向扩展的塑性成形新工艺。经过多年来的发展,己经成为一种应用广泛的轴类零件加工方法。但由于楔横轧是复杂的叁维成形工艺,变形机理十分复杂,在现有实验条件下很难得到轧件内部应力与应变的准确信息,所以对轧件成形过程中的金属流动规律和变形特征缺乏本质认识。近年来随着计算机技术的发展,采用数值模拟方法研究楔横轧零件成形技术逐渐成熟,本文以数值模拟方法来研究轴类零件成形过程中的金属流动规律和变形特征,对认识轧件成形规律和变形机理具有重要的意义。本文主要是以楔横轧理论为基础,利用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA对楔横轧零件成形机理进行研究。其研究成果对提高楔横轧零件成形质量,避免轧件内部空心缺陷具有重要的理论意义和应用价值。本文首先回顾了楔横轧技术的发展与应用,以及该领域在国内外的研究现状,介绍了楔横轧的轧制原理、模具设计的一般原则、弹塑性有限元相关理论。论文的主体部分首先根据楔横轧模具的空间几何关系,确定了模具各个参数之间的参数化表达式,建立了楔横轧模具的参数化实体模型,然后把建立的参数化模型导入ANSYS/LS-DYNA软件中,通过对模具以及轧件单元类型的选取、材料模型的确定、网格的划分、接触的定义、施加约束、初始条件的设定、加载等,构建了楔横轧轧制系统的有限元模型,进行了楔横轧数值模拟,借助于ANSYS/LS-DYNA的通用后处理器,得到了轧件在轧制过程中楔入段、展宽段横截面与纵截面的应力、应变场的分布情况和轧件变形特征,揭示了轧件的变形特征和金属流动规律。最后通过选取轧件内部的四个特征点,利用ANSYS/LS-DYNA软件通用后处理器General Postproc的后处理功能得到轧件内部的四个特征点的应力应变时间历程曲线,得出交变的叁向应力和剪应力是轧件发生中心疏松,产生空心缺陷的主要原因。
王鹏飞[6]2016年在《汽车主动螺旋伞齿轮坯精密塑性成形工艺的数值模拟研究》文中认为汽车后桥主动螺旋伞齿轮由于其复杂的工况环境是汽车中需求量较大的一个零部件,主动螺旋伞齿轮的最易损坏部位除了螺旋伞齿外还有轴和螺旋伞齿锥头的连接部位。主动螺旋伞齿的锻造成形难度较大,成形技术还在攻关阶段,目前还是主要以切削成形为主,其质量除了受切削参数和切削工具影响外还受到成形的齿轮坯的影响。为了进一步提高主动螺旋伞齿轮的质量,控制生产成本,本文通过DEFORM有限元仿真成形模拟软件着重研究了前期成形主动螺旋伞齿轮坯的各种成形工艺。并分析了各工艺成形过程中金属的流动情况、应力应变、模具载荷以及破损值等指标,根据成形力和成形特点为各种工艺的每个工序配置了相关的设备。通过研究发现,采用常规楔横轧的轧楔轧制主动螺旋伞齿轮坯时,在锥头大端面容易出现折迭毛边,烧损严重。在锥头和轴部衔接处破损值较大,折迭毛边容易被碾入该部位使得该部位的内部组织破坏,造成应力集中。为了尽可能的改善上述问题,本文将轧楔的垂直侧端面改为倾斜侧端面并将轧楔刃口进行圆角化。有限元模拟的实验结果表明,成形过程中金属的流动更为顺畅,基本消除了成形过程中在锥头大端面上出现的折迭现象,而且使该部位的破损值大大降低,成形质量改善了许多。采用楔横轧-立锻工序成形主动螺旋伞齿轮坯时为节省原材料提高材料利用率,在成形轴部时将直径较大部位置于两端。由于锥头部位是采用立锻成形,成形出的锥头部位尺寸精度和质量要比楔横轧工艺获得的产品更好。但是受前期楔横轧工序影响,在工件端部出现了凹坑,需要在立锻工序得到填充,这使得立锻锥头时成形力较大,需先形成飞边才可达到填充凹坑的条件。采用挤压-立锻工艺成形主动伞齿轮坯时研究了冷成型和热成型两种温度下的成形效果。这种工艺没有楔横轧时产生的凹坑,成形出的齿轮坯的质量是叁种工艺最好的,尺寸精度最高,破损值最小。但是生产效率却是最低的。从研究结果可以看出,无论是楔横轧-立锻工艺还是挤压-立锻工艺,最后的立锻工序不仅仅是用来成形锥头,对前期成形的坯料还兼顾了精整和矫直的作用。
郭丽娜[7]2007年在《连杆坯料楔横轧成形的设备与工艺研究》文中提出本论文是我的导师宋玉泉教授关于“连续局部塑性精成形设备及工艺”研究方向的一个组成部分，与吉林大学超塑性与塑性研究所承担的国家科技攻关计划项目“汽车连杆辊压塑性精成形新设备和新工艺”密切相关，按照导师所提出的“科、教、产”一体化模式进行。汽车连杆辊压塑性精成形工艺充分利用了金属连续局部塑性变形的优点，是一项机械加工领域的技术创新。本文从成形工艺的角度出发，紧密结合专利“连杆辊压塑性精成形工艺及装置”，对连杆制坯工艺提出了改进方案，并设计了板式楔横轧制备连杆坯料的模具。最后，采用数值模拟的方法，对使用该模具进行制坯过程中坯料的变形情况做了分析研究。通过此过程对汽车连杆辊压塑性精成形工艺的设计方法和思路做初步的探索和研究，为该工艺的更进一步实验和具体实施做了准备。与传统的连杆锻造成形工艺相比，汽车连杆辊压塑性精成形具有设备投资少、能量利用率高、模具寿命长和生产效率高等优点，该工艺的研究对提高锻造连杆的市场竞争力具有重要的现实意义。
刘伟东[8]2010年在《叁辊楔横轧成形机理的仿真研究》文中认为楔横轧是一种高效的轴类零件塑性成形新工艺,是冶金轧制机械锻压技术相结合而发展起来的新技术。然而,楔横轧轧制过程中工件成形条件复杂,轧件内部经常出现疏松和破裂的现象,即曼氏效应。这一缺陷是制约楔横轧工艺发展的一个重要障碍。因此,本文对叁辊楔横轧的成形机理进行研究具有重要的理论意义和实际使用价值。为了解决空心轴类零件成形过程中出现的壁厚不均匀,以及旋转不易,轧制失稳等问题。本文通过DEFORM非线性有限元软件理论建模,对叁辊楔横轧轧制空心轧件整个轧制过程进行了模拟计算。利用正交试验法,对各种轧制力的影响因素进行了全面系统地研究。并且分析内径对轧件内壁的径向应变的影响。这对空心轴类零件的轧制有一定的参考价值。数十年来人们对曼氏效应进行了多方研究,普遍认为曼氏效应是由于轧件中心部分受交变切应力和拉应力作用的结果。本文研究实心件、空心件和带芯棒的空心件应力应变场分布,为认识和研究楔横轧轧制轴类零件产生的曼氏效应提供了理论基础。论文在前人研究的基础上,采用等效应变梯度法判断疏松产生的位置,并用径向应变梯度法阐述疏松形成的过程,得出循环的拉压应力应变是叁辊楔横轧轧件心部出现疏松的一个重要原因。采用等效应变梯度法,分析各轧制参数对实心轴类轧件疏松的影响。并且证明采用合理的空心轧件的内径可以有效的减轻疏松对轧件的破坏程度。本文利用DS200叁辊楔横轧机进行实际热轧,测试轧制力,观察疏松的分布规律。并与所建有限元模型计算结果进行比较,二者基本吻合。
邹娇娟[9]2006年在《叁辊楔横轧轧齐曲线的研究》文中研究指明楔横轧是一种高效的轴类零件塑性成形新工艺和新方法。提高楔横轧轴类零件产品外形尺寸的精度是目前楔横轧技术发展的一个重要内容。内直角台阶的精确成形是楔横轧成形工艺中重要的组成部分。目前,对内直角台阶成形尚处于研究阶段,而轧齐曲线是影响具有内直角轴类零件能否精确成形的关键。为此,本文对叁辊楔横的轧齐曲线问题进行了深入的研究。论文在分析前人研究的基础上,建立了叁辊楔横轧轧齐过程中轧件的精确几何模型。根据叁辊楔横轧的特点,提出了轧件在轧齐段旋转2π/3周的假设,以此为基础把轧齐过程分成叁个阶段,两种情况,通过体积平衡原理建立了各阶段内直角台阶轧齐曲线方程。同时,应用Pro/ENGINEER叁维实体造型软件和ANSYS/LS-DYNA非线性有限元程序,以楔横轧模具和轴类件为研究对象建立了叁维有限元分析模型,对不同楔横轧模具轧制成形进行了模拟,获得了轧齐曲线在模具各工艺参数下对轧制力的影响规律,对认识内直角台阶的轧件成形规律具有重要意义。在理论研究的基础上,设计了轧制内直角台阶的孔型,并进行了热轧试验,检测了轧制过程的轧制力,测量了轧件几何尺寸和内直角台阶的外形性状,证实了理论研究的正确。本课题对完善楔横轧理论提供了理论基础、为楔横轧技术的应用和发展开创了新局面。
沈智[10]2006年在《大直径楔横轧件的成形工艺研究》文中认为随着我国汽车工业的飞速发展，尤其是重型卡车产量的急剧增长，大直径轴类零件的需求量也与日俱增，作为一种非常适于阶梯轴和回转类零件生产的新工艺，楔横轧也随之日益向大型化发展。但是迄今为止，在国内外的文章资料中鲜有关于特大型楔横轧生产、装备及工艺理论的研究介绍，这使得特大型楔横轧的普及推广受到很大程度的限制。所以，对于大直径轴类件楔横轧工艺的理论研究就显得极为迫切。 本文运用DEFORM-3D软件进行了大量的计算机模拟计算，通过对比来分析直径差异对轧制过程造成的影响，研究了轧件直径的差异对心部破坏程度的影响，并阐明大直径大变形的楔横轧工艺的可靠性；分析了大直径轴类件楔横轧成形过程中的应力、应变变化规律；对比分析了展宽角、成形角、断面缩减率等工艺参数的变化给大直径楔横轧轧制过程带来的影响，为合理确定模具工艺参数提供依据；分析了大直径轴类件轧制过程中，轧件心部轴线方向各点的应力、应变变化，阐明了大直径轴类件的变形规律。 本文针对我所已开发的大型楔横轧工艺中轧件出现的塌角、不圆及轧件侧移等缺陷进行研究分析，先通过精确对比，判断出即使在较小直径的楔横轧件中也存在类似问题，接着阐明了由于尺寸效应，在大直径零件中，这类问题由于超出允许公差而异常明显并必须解决，最后又提出新的工艺方案以解决上述缺陷，并通过计算机模拟及实验进行了可行性验证。
参考文献：
[1]. 计算机辅助楔横轧工艺及模具设计[D]. 金云光. 合肥工业大学. 2004
[2]. 楔横轧制坯典型工艺缺陷分析与模具设计[D]. 孙啸天. 重庆大学. 2012
[3]. 基于楔横轧原理的钢球轧制工艺计算机仿真研究[J]. 初俊林, 袁文生. 锻压装备与制造技术. 2017
[4]. 基于数值模拟的锥形轴类件楔横轧成形研究[D]. 高伟. 吉林大学. 2009
[5]. 轴类零件轧制有限元数值模拟[D]. 张庆恒. 河北工程大学. 2010
[6]. 汽车主动螺旋伞齿轮坯精密塑性成形工艺的数值模拟研究[D]. 王鹏飞. 吉林大学. 2016
[7]. 连杆坯料楔横轧成形的设备与工艺研究[D]. 郭丽娜. 吉林大学. 2007
[8]. 叁辊楔横轧成形机理的仿真研究[D]. 刘伟东. 燕山大学. 2010
[9]. 叁辊楔横轧轧齐曲线的研究[D]. 邹娇娟. 燕山大学. 2006
[10]. 大直径楔横轧件的成形工艺研究[D]. 沈智. 机械科学研究总院. 2006
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