環(huán)件徑軸向軋制變形規(guī)律與CAPP系統(tǒng)研究.pdf

1、環(huán)件徑軸向軋制是通過徑向和軸向兩個(gè)孔型同時(shí)對(duì)環(huán)件徑向壁厚和軸向高度兩個(gè)方向進(jìn)行軋制，它是一種多向軋制工藝，主要用于軋制大型環(huán)件。與傳統(tǒng)的大型環(huán)件自由鍛造生產(chǎn)工藝相比，環(huán)件徑軸向軋制具有節(jié)能、節(jié)材、生產(chǎn)率高、精度高、產(chǎn)品質(zhì)量好等特點(diǎn)，在機(jī)械、汽車、火車、航空航天等許多工業(yè)領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景。 本文基于運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，研究了徑軸向軋制過程中的環(huán)件直徑增長運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)出了直徑增長與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的速度和加速度計(jì)算式，闡明了環(huán)件運(yùn)動(dòng)主

2、要影響因素和影響規(guī)律。研究了軋制過程中芯輥與軸向錐輥的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以及驅(qū)動(dòng)輥與軸向錐輥的旋轉(zhuǎn)軋制運(yùn)動(dòng)，并通過對(duì)導(dǎo)向輥運(yùn)動(dòng)軌跡的分析，導(dǎo)出了軋制過程中任一時(shí)刻導(dǎo)向輥的位移公式。研究結(jié)果為實(shí)際生產(chǎn)中軋輥的控制提供了理論依據(jù)，為有限元模擬中環(huán)件與軋輥邊界條件的設(shè)定提供了參考。 應(yīng)用熱-彈塑性材料模型和動(dòng)力顯式有限元方法，在ABAQUS/Explicit模塊中，首次進(jìn)行了環(huán)件徑軸向軋制的熱力耦合有限元模擬。結(jié)合具體的軋制實(shí)驗(yàn)參數(shù)，從幾何尺

3、寸、材料特性、接觸條件、熱學(xué)與力學(xué)邊界條件、網(wǎng)格劃分等方面，詳細(xì)闡述了有限元模型的建模過程與方法，對(duì)最終的軋制結(jié)果進(jìn)行了分析與討論，為有效地開展環(huán)件徑軸向軋制工藝的模擬實(shí)驗(yàn)與研究工作打下了基礎(chǔ)。 在環(huán)件徑向軋制理論的基礎(chǔ)上，從靜力學(xué)和塑性成形的角度，通過建立物理模型和力學(xué)模型，運(yùn)用力學(xué)解析方法，研究了環(huán)件軋制工藝中的軋制條件，主要包括徑軸向軋制中軸向孔型的咬入條件與鍛透條件，以及徑向單導(dǎo)向輥軋制與徑軸向雙導(dǎo)向輥軋制情況下的環(huán)件剛

4、度條件。導(dǎo)出了上述軋制條件的表達(dá)式，闡明了各軋制條件的影響因素和影響規(guī)律。利用有限元模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)影響上述軋制條件的影響因素及規(guī)律進(jìn)行了模擬分析與研究。有限元模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證明了理論分析的正確性。 基于塑性變形理論研究了環(huán)件徑軸向軋制中的寬展原因，應(yīng)用最短法線原理分析了徑向孔型與軸向孔型中寬展的影響因素與變化規(guī)律，計(jì)算了軋制過程中的寬展大小，并對(duì)兩個(gè)孔型中的軋制條件進(jìn)行了修正。利用有限元模擬方法和實(shí)際的軋制實(shí)驗(yàn)，研究了軋制過程中徑

5、向與軸向?qū)捳沟男螒B(tài)、大小和變化規(guī)律。 以大型環(huán)件徑軸向軋制成形為例，應(yīng)用有限元模擬和徑軸向軋制理論分析，研究了不同毛坯和工藝參數(shù)對(duì)環(huán)件徑軸向軋制變形的影響規(guī)律，揭示了環(huán)件徑軸向軋制成形機(jī)理，建立了毛坯與工藝參數(shù)設(shè)計(jì)方法，并得到了大型環(huán)件徑軸向軋制生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 綜合環(huán)件徑軸向軋制理論研究結(jié)果和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用可視化編程語言VISUAL BASIC研制了大型環(huán)件徑軸向軋制CAPP系統(tǒng)(CAPP RARR軟件V1.0)。該