楔横轧梯形螺纹轴成形机理

通过分析螺纹轴齿形成形过程,并结合金属流动特点,获得楔横轧梯形螺纹轴的成形机理.考虑到轧制过程轧件螺旋升角瞬时变化特点和成形段齿形截面变化等因素设计了楔横轧模具,采用有限元分析软件Deform-3D对楔横轧梯形螺纹轴齿形成形过程进行模拟,得到精度较高的梯形螺纹轴轧件.利用有限元点跟踪功能,对轧件多个点进行跟踪,详细分析了轧件螺纹不同位置各点的径向、轴向位移变化情况,从中获得螺纹段各处金属流动规律.采用软件模拟参数进行了相应的楔横轧实验,得到的梯形螺纹轴实验轧件与有限元模拟结果相同.模拟和实验结果表明,模具螺旋升角采用轧件瞬时半径对应螺旋升角时,能够轧制出形状精确的螺纹轴.     

楔横轧凸轮轴金属流动规律的有限元分析

通过有限元仿真楔横轧凸轮轴时在轧件上取跟踪点,跟踪这些点的位置变化情况来揭示轧件内金属的详细流动规律. 因凸轮体小圆端部分在轧制过程中所受模具挤压较小,其金属轴向流动和径向流动较其他变形区小,这种金属流动的不均匀性会影响轧件成形质量;轧制过程中因凸轮体小圆端与模具上凸轮凹槽产生啮合作用,这一作用降低了模具对凸轮体小圆端部分的周向扭转力,因此凸轮体小圆端部分的周向扭转相对较小. 轧件凸轮体部分为非圆截面,此部分各向金属流动不均匀,造成凸轮体部分心部金属偏移量比其他部分大.     

小断面收缩率轴类零件楔横轧成形的可行性分析

利用ANSYS/LS-DYNA软件,对楔横轧小断面收缩率轴类零件的成形过程进行了有限元数值模拟,通过与常规断面收缩率轧件对比,分析了小断面收缩率轧件的表面和心部质量情况.结果表明:相同工艺参数条件下,小断面收缩率轧件横截面的椭圆度大于常规断面收缩率轧件;由于小断面收缩率轧件中心点处的平均应力和最大主应力均较大,因而更容易发生心部缺陷.提出了改善轧件表面和心部质量的措施.经轧制实验验证,楔横轧成形小断面收缩率轴类零件是可行的.     

楔横轧一次楔大断面收缩率成形机理

为研究大断面收缩率轴类件楔横轧成形问题,做了楔横轧一次楔成形极限实验.发现楔横轧一次楔轴向拉断成形极限可以远大于通常公认的75%界限,实验中成功轧制出断面收缩率为97.7%的超大断面收缩率轧件.推导了轧件轧制接触区轴向合力公式,利用有限元数值模拟方法分析了杆部对称截面轴向应力,揭示出楔横轧一次楔大断面收缩率可以成形的原因,即在适当条件下轧件变形接触区轴向受力接近于平衡,轧件杆部所受轴向拉应力较小所致.     

楔横轧窄台阶轧齐曲线的微分方程解法

为了解决目前轧齐理论应用于窄台阶轧齐曲线求解时精确性不足的问题,同时为了进一步了解轧齐成形本质,通过改进几何模型,分析并给出各影响因素之间关系函数,将轧齐曲线求解问题描述成为微分方程初值问题.通过软件编程应用数值方法进行求解,得到窄台阶轧齐曲线函数的离散值.使用有限元模拟计算及轧制试验的方法,将计算结果与文献作对比.通过对比分析模拟和实验结果中台阶面的尺寸,证明该解法不但是成立的,而且有利于成形更加精确的内侧较窄直角台阶.     

楔横轧技术综述

本文简要回顾了楔横轧技术在国内外的应用情况，介绍了其主要工艺参数，并就该技术的发展趋势进行了展望。     

工艺参数对楔横轧多楔轧制成形机理影响分析

针对楔横轧多楔精密轧制长轴类零件中工艺参数的确定主要依靠经验、轧件缺陷频繁发生的难题,采用自主开发的多楔命令流有限元程序对多楔轧制过程进行有限元数值模拟,从理论上较详细分析成形角、展宽角和断面收缩率三个主要工艺参数对轧件内部等效应力、应变和轴向位移的影响,得到其相应的变化规律,并对断面收缩率对轴向位移的影响规律进行实验验证.     

楔横轧展宽段的变形特征与应力应变分析

用ANSYSL/S-DYNA3D软件对楔横轧成形过程进行非线性有限元模拟,得到了轧件展宽段的变形特征及截面上应力应变分布规律.基于上述特征和规律,分析了轧件轴肩部分隆起及端头凹心产生的原因,为深入研究楔横轧的成形机理提供了依据.     

二辊式楔横轧成形工艺研究

随着工业的飞速发展以及对不同尺寸、形状零件成型的需要,对各种加工技术提出了更高的要求,锻造行业的高噪音、高振动、高消耗等越来越不能满足生产的要求。因此楔横轧这种新工艺引起了普遍重视。如果楔横轧模具设计合理,楔横轧能得到比锻造更优越的锻件。然而如果模具设计得不合理,则会事得其反,轧件会产生各种缺陷。     

中碳钢楔横轧轧制过程及组织性能研究

采用有限元方法对两种不同温度下三辊楔横轧中碳钢棒材的轧制过程进行了数值分析,分析了轧件横截面上温度及等效应变的分布规律,并通过实验研究分析测定了截面上不同位置处的显微组织及硬度分布。结果表明:轧件等效应变等值面在轧件横截面上呈环状分布,由心部向外变形程度逐渐增大;轧制过程中轧件内部存在明显的温升,大约在轧件1/2半径处温升最明显;轧件典型组织为珠光体与先共析铁素体,且从心部到表层组织逐渐变细。同时发现轧件外表层有产生脱碳,其组织为铁素体。     

楔横轧成形小断面收缩率轴类件热力耦合数值模拟

借助DEFORM-3D有限元软件针对小断面收缩率轴类件的楔横轧成形过程进行热力耦合数值模拟,分析轧件在成形过程中的温度变化规律;通过与常规断面收缩率轧件进行对比,得到小断面收缩率轧件的各向应力分布状态.模拟结果表明:小断面收缩率轧件与轧辊接触表面的温度变化较为剧烈,而轧件内部中心位置附近温度无显著变化;由于轧制位置的不同,轧件各横截面间的温度变化有所差异,曲线的波动存在着相位差.此外,小断面收缩率轧件在接触变形区周围的横向和径向压应力较大而轴向压应力较小,导致其横截面容易出现椭圆化;其中心附近区域由于受到比常规断面收缩率轧件更大横向和轴向拉应力影响,因而更易产生疏松、裂缝等缺陷.进行轧制试验,验证了模拟结果的可靠性.     

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。     

楔横轧多楔成形汽车半轴心部缺陷位置预测

楔横轧多楔成形汽车半轴有时难以避免出现内部缺陷,如何快速而准确地探测出缺陷位置并实时修正模具是提高产品质量的关键.在分析缺陷产生机理的基础上,采用Normalized C&L破坏准则,使用DEFORM3D软件,对楔横轧多楔成形汽车半轴中轧件可能产生缺陷的位置进行理论上的预测,并对该预测方法进行相应实验验证,结果表明本方法是符合实际的.研究结果为轧制成形汽车半轴产品质量的检测提供了一种较为简便而有效的方式,为快速、实时修正模具、提高产品质量提供了理论依据.     

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.     

成形角对楔横轧21-4N合金钢气门心部质量的影响

基于气门二次楔轧制原理,采用DEFORM-3D有限元软件研究了成形角改变时轧件心部应力和应变的变化规律,分析了成形角对楔横轧21-4N合金钢气门心部质量的影响.结果表明:随着成形角的增大,轧件心部的应力状态和应变状态更为合理,有利于防止心部疏松.相应的轧制实验结果验证了这个结果.     

楔横轧非对称轴类件的可行性分析

应用刚塑性有限元DEFORM-3D软件对非对称楔横轧与对称楔横轧的成形过程进行数值模拟,获得对称轧制过程中轧件所受的轴向力和非对称轧制过程中轧件的轴向窜动;并通过实验验证了楔横轧非对称轴的可行性.结果表明,通过控制轴向力和轴向窜动量可以轧制出合格的非对称轴类件,研究结果对非对称轴类件的楔横轧精确成形具有重要的理论依据和应用价值.     

小断面收缩率楔横轧件的变形规律

对楔横轧轴类零件的成形过程进行有限元数值模拟与轧制实验。从断面收缩率角度研究了轧件的金属变形特点,发现小断面收缩率与常规断面收缩率的分界点在35%左右。对比分析了小断面收缩率与常规断面收缩率轧件的金属变形规律。结果显示：小断面收缩率轧件的主要变形发生在轧件外层附近,而常规断面收缩率轧件的主要变形是在轧件内部;小断面收缩率轧件比常规断面收缩率轧件存在更大的轴向拉伸不均匀变形,易导致轧件在横截面上呈现出椭圆化。     

汽车半轴楔横轧机动态特性

为了解汽车半轴楔横轧机动态特性,提高设备整体性能和产品精度,应用ANSYS有限元动力学分析模块,得到了汽车半轴轧机的工作机座和主传动系统的固有频率和振型,并对汽车半轴楔横轧机动态特性进行了详细分析. 结果表明,该轧机的工作机座和主传动系统的动态特性设计可靠.