基于VUAMP子程序的臺(tái)階錐形環(huán)件軋制成形研究.pdf

1、臺(tái)階錐形環(huán)件軋制成形技術(shù)是先進(jìn)的成形技術(shù)之一，但由于軋制影響因素較多，軋制過程較為復(fù)雜，是一個(gè)集幾何非線性、物理非線性的耦合過程，邊界條件具有復(fù)雜性、不穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)變化性等特點(diǎn)，因此，對(duì)該類復(fù)雜異形環(huán)件的金屬流動(dòng)規(guī)律的研究比較困難，且軋制過程中導(dǎo)向輥運(yùn)動(dòng)難以控制，限制的該項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)的推廣應(yīng)用。論文較為系統(tǒng)的分析了臺(tái)階錐形環(huán)件的軋制變形條件，針對(duì)有限元分析過程中的導(dǎo)向輥控制難題，基于ABAQUS/Explicit動(dòng)態(tài)顯式方式，開發(fā)了VU

2、AMP導(dǎo)向輥運(yùn)動(dòng)控制自適應(yīng)子程序，實(shí)現(xiàn)軋制過程對(duì)導(dǎo)向輥的有效控制，提出了臺(tái)階錐形等復(fù)雜異形環(huán)件毛坯設(shè)計(jì)的基本方法，建立了環(huán)件軋制模型，分析了臺(tái)階錐形環(huán)件成形過程中的金屬流動(dòng)規(guī)律，研究了軋制成形過程中主要工藝參數(shù)對(duì)寬展變形、等效塑性應(yīng)變PEEQ、軋制力和軋制力矩等的影響規(guī)律。
　　基于VUAMP子程序的臺(tái)階錐形環(huán)件近終形軋制研究結(jié)果表明：①通過有限元分析驗(yàn)證，本文所開發(fā)的VUAMP子程序在臺(tái)階錐形環(huán)件軋制過程中可以始終保持和環(huán)件外徑

3、貼緊，起到穩(wěn)定軋制、校正圓度的作用，保證了環(huán)件軋制過程的進(jìn)行，提高了環(huán)件軋制質(zhì)量。②復(fù)雜異形環(huán)件軋制毛坯按照形狀相似、截面相等、體積不變等三條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并考慮到環(huán)件制坯的工藝要求，對(duì)設(shè)計(jì)后的毛坯進(jìn)行優(yōu)化修正，可以滿足復(fù)雜異形環(huán)件軋制對(duì)毛坯優(yōu)化設(shè)計(jì)的需要。③臺(tái)階錐形環(huán)件軋制結(jié)果研究表明：復(fù)雜異形環(huán)件軋制過程中，軋制階段可以分為截面輪廓填充階段、直徑增長階段和整圓階段。在軋制初期，環(huán)件變形主要集中在截面輪廓成形，環(huán)件直徑增長很小；截面輪廓成

4、形結(jié)束后，環(huán)件直徑迅速增加；軋制后期，芯輥進(jìn)給停止，環(huán)件進(jìn)入整圓階段。④軋制過程中，臺(tái)階錐形環(huán)件大端、小端的最大以及最小寬展，隨著芯輥進(jìn)給速度的增加而減小，隨著驅(qū)動(dòng)輥轉(zhuǎn)動(dòng)速度的增加而增加。⑤在環(huán)件軋制過程中，環(huán)件的等效塑性應(yīng)變PEEQ平均值PEEQa和等效塑性應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)差SDP變化趨勢相同，隨著芯輥進(jìn)給速度的增加而減小，隨著驅(qū)動(dòng)輥轉(zhuǎn)速增加而增加。較大的芯輥進(jìn)給速度和較小的驅(qū)動(dòng)輥轉(zhuǎn)動(dòng)速度對(duì)于提高環(huán)件截面軋制均勻程度有利。⑥軋制過程中，軋制力

5、和軋制力矩呈線性關(guān)系，變化趨勢相同，隨著芯輥進(jìn)給速度的增加而增加，隨著驅(qū)動(dòng)輥轉(zhuǎn)速的增加而降低。
　　臺(tái)階錐形環(huán)件軋制研究表明，雖然此類復(fù)雜截面環(huán)件軋制成形難度較大，但是通過有限元分析其軋制特性，了解軋制過程中材料流動(dòng)規(guī)律和截面變形規(guī)律，通過優(yōu)化控制芯輥進(jìn)給速度和驅(qū)動(dòng)輥轉(zhuǎn)動(dòng)速度工藝參數(shù)，可以有效提高環(huán)件軋制質(zhì)量，優(yōu)化控制導(dǎo)向輥運(yùn)動(dòng)，保證環(huán)件軋制的平穩(wěn)形，并可以有效提高環(huán)件圓度。通過軋制成形的方法，可以有效提高材料利用率，減少后續(xù)機(jī)械