楔横轧多楔成形汽车半轴力能参数的影响因素分析

轧制力和轧制力矩是楔横轧汽车半轴轧机设计中的重要参数,由于楔横轧多楔成形半轴时主楔和侧楔之间相互制约,轧制过程中轧制力和轧制力矩的变化复杂.针对典型汽车半轴,采用LS-DYNA有限元软件,对楔横轧多楔轧制汽车半轴进行了数值模拟,获得了轧制过程中各因素对轧制力和轧制力矩的影响规律.     

工艺参数对楔横轧螺旋齿轴成形的影响

根据楔横轧轧制过程金属体积不变原则,设计固定螺旋升角和变螺旋升角的实验模具,分别用圆坯料和内凹锥坯料在H630楔横轧机上进行梯形螺旋齿轴的轧制实验。研究结果表明:采用圆坯料进行轧制时,易产生轧件齿高不均、螺距不均等缺陷,而内凹圆坯料可以解决齿高不均的问题,最终获得轧制合格齿形的坯料直径经验公式。模具螺旋升角是影响轧件齿形质量的重要参数,模具螺旋升角采用轧件螺旋升角时,轧件齿形端部螺距变大,且出现螺旋痕缺陷。模具螺旋升角选用轧件瞬时直径对应的螺旋升角时,轧件螺距均匀、无螺旋痕缺陷。因此进行楔横轧梯形螺旋齿轴轧制时,选择合适直径的内凹圆锥坯料,采用瞬时变化螺旋升角值,能得到齿形较好的轧件。     

楔横轧非对称轴类件切向力影响规律

采用Ansys-Ls/Dyna有限元软件,对工艺参数对切向力的影响规律进行较系统研究,并通过轧制力和轧制力矩的实验测试,对本分析有限元模型进行实验验证,得到了工艺参数对楔横轧非对称轴类件的切向力影响规律,为楔横轧非对称轴类件的模具设计中合理选取工艺参数提供了理论依据.     

闭开联合楔横轧光轴轧件工艺参数对力能参数的影响

在阐明闭式轧制轴向凸起与稳定轧制条件基础上,采用DEFORM-3D有限元软件建立楔横轧轧制具有轴端坯料成形光轴的有限元模型,分析轴端长度、台阶倾角、台阶长度、断面收缩率等轧件工艺参数对力能参数的影响规律,并进行1:1轧制实验。研究结果表明:在轧制过程中,最大力能参数随着轴端长度与台阶倾角的增大而减小,随着台阶长度的增大先增大后减小,随着断面收缩率的增大而增大;其中断面收缩率对轧制力和轧制力矩影响最大,其次为轴端长度、台阶倾角,且轴端长度的影响大于台阶倾角的影响,台阶长度的影响最小;模拟轧制力矩与实测结果吻合较好,验证了有限元模拟结果的可靠性。研究结果可为闭开联合楔横轧工艺的轧机设计、合理确定闭式轧制轧件工艺参数和提高产品质量提供参考。     

齿轮轴齿形轧制成形的模具设计与实验

将齿轮的轧制成形与传统的楔横轧原理相结合,在轧制成形轴类零件的同时实现齿形部分的轧制成形,不仅可以实现齿轮轴零件的近净成形,而且可以提高齿的承载能力及使用寿命.在轧制齿形部分的过程中,对轧件的进给采用分段阶梯式进给方式,轧件在模具的带动下以自由分度方式进行轧制.通过数学模型和实验,给出了轧制各阶段模具齿距的计算方法和变化规律、模具的齿形设计方法、模具对轧件首次分度时最小进给量的计算方法以及轧制各阶段进给量的变化规律.用De-form-3D数值模拟仿真软件模拟轧制过程,在H630轧机上轧制出模数m=2,齿数z=20,压力角a＇=20°的齿轮轴上的齿形,实验证明在楔横轧机上轧制齿轮轴上的齿形是可行的.     

基于有限变形理论的齿轮楔横轧制坯热力耦合模拟

楔横轧齿轮轧制成形是一个全新的课题,在轧制过程中轧件的变形、温度场及力能参数都有待研究。将楔横轧技术与齿轮范成加工原理相结合,设计了楔横轧齿轮轧制的模具,给出了楔横轧齿轮轧制成形热力耦合本构模型,并在SuperForm平台对轧制成形过程进行了有限元模拟,获得了轧件在成形过程中的变形规律、温度场分布及力能参数变化等数据,详细分析了数值模拟结果,为进一步研究齿轮楔横轧制坯提供参考。     

楔横轧成形GH4169合金的热力耦合数值模拟

采用有限元软件DEFORM--3D对GH4169合金的楔横轧成形进行了热力耦合数值模拟,得到了GH4169合金轧件的金属流动情况、温度场的分布规律以及轧件与轧辊间的轧制力和力矩,并与45#钢进行了对比分析.结果表明:在楔横轧成形中,GH4169合金轧件的轴向金属流动规律不同于45#钢,其外层金属的轴向流动大幅度滞后于心部;各力能参数都要大于45#钢,且最高为45#钢的2.15倍;变形温度始终高于45#钢,最高温升比45#钢多6.21%.     

工艺参数对楔横轧二次楔轧制超大断面收缩率轴类件的影响

为考察楔横轧二次楔轧制在超大断面收缩率情况下的成形规律,在H630轧机上进行了不同工艺条件下的超大断面收缩率轧制实验,得到各工艺参数对轧制质量的影响规律,发现在超大断面收缩率情况下二次楔的工艺参数对内部缺陷和拉断加工界限有决定性影响.结果表明,只要参数得当,二次楔轧制可以获得合格的大断面收缩率轴类件.     

楔横轧温度对铝合金连杆预制坯心部质量的影响

楔横轧成形过程中,金属的流动规律比较复杂,工艺参数选择不当很容易产生轧件的心部缺陷,楔横轧轧制初始温度对心部疏松的影响效果显著。针对这一问题,以铝合金连杆预制坯为研究对象,通过建立三维塑性热力耦合数值模型,模拟了不同楔横轧轧制初始温度和表面降温梯度对轧件等效应力、等效应变和损伤状况的影响。分析得到了楔横轧轧制初始温度对轧件心部质量的影响规律,为楔横轧轧件心部疏松的成形机理和预防措施等方面提供重要的思路和建议。     

偏心轴类零件楔横轧轧制区轧制力差的影响因素

两轧辊在轧制区的轧制力不对称性是偏心轴类零件两辊楔横轧轧制成形的一个显著特征. 利用有限元法计算了偏心轴类零件楔横轧成形中轧制区轧制力差,并对其影响因素进行了较为系统全面的分析,阐明了影响因素对轧制力差的影响机理,最后还综合分析了各影响因素对轧制力差的影响程度.     

楔横轧多楔轧制高铁空心车轴壁厚均匀性

在空心轴楔横轧多楔轧制中,控制壁厚均匀性是衡量车轴成形质量的重要标准。本文先分析空心轴楔横轧多楔轧制的稳定轧制条件,得到了确定空心车轴楔横轧压扁失稳的准则。在此基础上,基于DEFORM-3D软件,建立楔横轧多楔同步轧制高铁空心车轴的三维刚塑性有限元模型,分析展宽角、成形角等工艺参数对壁厚均匀性的影响,获得了工艺参数影响轧制空心车轴壁厚变化的规律。结果表明：成形角越大,壁厚均匀性越好;展宽角越大,壁厚均匀性越好,但在展宽角大于10。时,壁厚均匀性反而下降。基于多楔轧制实验,轧制1：5缩比的空心车轴,测量了轧制力矩和轧制空心轴的壁厚,与仿真结果作比较,相对误差均在10%以内,验证了所建有限元模型的正确性。     

楔横轧椭圆轴直角台阶轧齐曲线

根据楔横轧工艺的特点,推导了椭圆轴在轧齐过程中螺旋斜锥体大端半径随轧件转角变化的旋转公式.通过对轧齐过程的分析,获得了各阶段的体积公式,并依据体积平衡原理得到了椭圆轴直角台阶轧齐曲线.最后采用刚塑性有限元软件Deform-3D对椭圆轴的轧齐过程进行了模拟,取得了良好的结果,同时验证了曲线方程的正确性.     

工艺参数对楔横轧4Cr9Si2表面螺旋痕的影响

借助DEFORM软件对4Cr9Si2楔横轧成形过程进行了数值模拟,分析了工艺参数对楔横轧4Cr9Si2轧件表面螺旋痕影响规律.结果表明:轧件表面螺旋痕是轧件在成形过程中产生应力状态改变而产生的缺陷.随着成形角增大,表面螺旋痕深度将增加;随着楔尖圆角增大,表面螺旋痕将迅速降低;展宽角对表面螺旋痕影响较小;断面收缩率减小,塑性变形量小,表面螺旋痕将减轻.通过实验验证了有限元模拟的正确性.最后对某型气门进行了模拟和实验,当Ψ=70.84%时,在α=32°,β=7.5°,R=12mm下得到了表面无螺旋痕气门.     

汽车变速器输入轴塑性成形工艺

输入轴是汽车变速器中重要零件,针对其特殊结构提出一火加热和轧锻结合的塑性复合加工工艺,即采用圆柱坯料只进行一次加热,依次采用楔横轧和锻造工艺加工塑性成形输入轴。本文分别设计楔横轧和锻造模具,并进行相关实验。在锻造工艺中轴部圆角采用挤压方案成形,避免其出现折叠缺陷。阶梯轴作为两步工艺的中间产品,其在复合工艺过程中起到承上启下的作用,分别对阶梯轴锥角和轴长进行实验与分析,确定参数的最佳选取范围,并最终通过复合工艺加工成形输入轴。输入轴齿形填充饱满,各部分无缺陷。     

非对称楔横轧轴向平衡与轴向窜动机理研究

为轧制出合格的非对称轴类件产品,需要阐明非对称轧制轧件轴向力调整平衡机理和轧件轴向窜动机理.作者建立了非对称楔横轧的有限元模型,分析了非对称轧制与对称轧制两种工艺下轧件所受的轴向力,发现非对称轧制时轴向力能自调整;比较分析跟踪点的轴向位移,得到了非对称轧制弱侧瞬时展宽量增大、强侧瞬时展宽量减小的结论,该结论在实验中得到了验证;将非对称轧制分为稳态轧制和非稳态轧制过程,分析了非稳态轧制轴向力调整平衡的过程和稳态轧制时轧件窜动的原因.     

偏心轴类零件楔横轧轧制力分析

利用有限元手段对偏心轴类零件楔横轧轧制成形中的轧制区轧制力进行了系统全面地研究,在此基础上分析了偏心轴类零件楔横轧非轧制区接触力的产生原因及其对偏心轴类零件楔横轧轧制成形带来的影响.研究结果对认清偏心轴类零件楔横轧轧制成形机理、旋转条件、偏心极限都具有十分重要的意义.     

楔横轧铝合金轧件内部空洞演变

采用数值模拟的手段,研究了楔横轧轧制铝合金时轧件内部空洞演化的一般规律和工艺参数对空洞演化的影响.结果表明:轧件内部单空洞演化的一般规律是球形—椭球形—轧件内部轴向贯通的孔腔;多空洞演化时,位于轧件中心的空洞的变化规律和单空洞时相似,但其余位置的空洞发生了闭合,它们对中心空洞有正作用方面的影响;在模具的各个阶段中,楔入段的后期和展宽段的前期是内部空洞演化的关键阶段;在楔横轧加工的工艺参数方面,展宽角是影响空洞演化的最敏感因素,其次是断面收缩率,再次是成形角.研究证明了小的成形角、展宽角和断面收缩率均有利于轧件内部空腔的扩展.