三辊楔横轧轴类件成形机理数值模拟及实验研究

作     者：汪飞雪 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杜凤山

授予年度：2005年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：三辊楔横轧 刚塑性有限元法 空心件 芯棒 心部疏松 

摘      要：由于楔横轧技术属于多学科交叉问题,对新产品设计由于尚未形成系统的理论科学,反复试制所造成的时间和费用消耗巨大。所以,开展零件精确轧制成形机理仿真研究,解决零件成形过程影响产品质量的关键问题,对建立零件轧制系统科学理论具有重要意义。 本文通过 DEFORM 有限元软件理论建模,对三辊楔横轧整个轧制过程进行了模拟计算。利用正交试验法,对各种轧制力能影响因素进行了全面系统地深入研究。它对轧机的能力衡量、刚度设计、工艺优化等方面都具有重要的实际应用价值。 论文在前人研究的基础上,对三辊楔横轧轧件心部点的各种应力应变曲线进行全程跟踪,得出交变的剪应力和剪应变是轧件发生环状疏松的主要原因。 由于楔横轧过程心部裂纹缺陷控制存在一定困难,同时,轴类件心部淬不透现象会降低其使用寿命,所以,直接应用厚壁管加工空心管轴将是解决楔横轧心部缺陷控制问题的重要方法。为此,本文建立了三辊楔横轧轧制空心轴类零件的有限元模型。研究了空心轴类件成形的各种应力场分布,为认识和解决空心轴类零件成形规律提供了理论基础。 为了解决空心轴类零件成形过程中出现的壁厚不均以及旋转成形条件不好的问题。本文对带芯棒三辊楔横轧轧制过程进行研究,并与空心轴类零件轧制过程进行比较。通过各种力场分布规律,以及应力应变曲线分析,证明带芯棒轧制对轧件质量更为有利。 本文利用 DS200 三辊楔横轧机进行实际热轧,分析轧件塑性成形规律及轧制力能参数,并与所建有限元模型计算结果进行对比,两者基本吻合。本文还对三辊楔横轧轧件环状疏松进行了试验研究。