半轴类锻件摆辗成形新工艺研究

摘要

摆动辗压技术是一种局部加压连续成形技术。它适用于成形各种形状复杂、难填充或难变形的零件，所得零件尺寸精度高，表面粗糙度低，可实现少无切削加工。基于摆辗技术省力、节材的显著特点，目前此项技术已广泛应用于盘类、饼类和带法兰的轴类件的成形加工中。摆辗工艺分类按加热火次和预锻方式可分为：常规摆辗工艺和摆辗新工艺。常规摆辗工艺采用二火加热工艺及压力机预锻方式，在轴类件的生产中应用较为广泛，工艺相对成熟；摆辗新工艺采用一火加工工艺及摆辗机预锻方式，在轴类件的生产中仍未得到推广，工艺理论尚待进一步证实和完善。 本文以轴类件为研究对象，运用塑性成形理论、刚粘塑性有限元理论、有限元模拟相结合的方法，对一火摆动辗压新工艺进行了理论研究和数值模拟。在研究过程中，采用刚粘塑性有限元理论与热机耦合原理建立了有限元模型，并对轴类件法兰盘的热辗预锻成形及其对应的终锻成形进行了数值模拟。研究过程中通过改变滑块的预锻及终锻速度，优化参数组合及严格控制预锻温度等方法，得出了成形过程中的应力场、应变场、速度场及温度场的变化和分布规律及其对摆辗成形过程的影响规律。通过将不同的预锻方案及终锻方案进行分析、对比，得出了采用优化的速度参数可以合理地实现预锻坯料分配，能够将终锻温度控制在合理的锻造温度范围内，从而保证法兰盘锻件取得良好的终锻效果的结论。本文中温度场的模拟研究，探讨了在摆辗锻造过程中温度场在各个时刻的变化情况、分布规律及对成形过程的影响。 本论文的研究成果可为轴类件法兰盘成形的工艺试验提供指导和参考，并将进一步丰富摆动辗压新工艺的工艺理论，为后续的工艺试验研究和工艺修正提供理论基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外的研究状况

1.3 课题的主要研究内容和方法

第二章 半轴锻件的摆辗成形分析

2.1 摆辗的变形机制分析

2.1.1 摆辗的工作原理

2.1.2 摆辗的变形机制

2.2 摆辗的变形特性分析

2.2.1 摆辗的镦粗变形特征

2.2.2 摆辗的挤压变形特征

2.2.3 摆辗镦挤的变形特征

2.2.4 有柄法兰件摆辗变形的光塑性测试

2.3 摆辗成形力的计算

2.3.1 摆辗接触面积的计算

2.3.2 摆辗力P的计算

2.4 本章小结

第三章 半轴锻件的摆辗新工艺与工艺分析

3.1 半轴锻件摆辗的成形特点

3.2 摆辗新工艺分析及工艺流程设计

3.2.1 摆辗新工艺分析

3.2.2 工艺流程设计

3.3. 摆辗工艺参数及参数选择

3.3.1 摆头倾角γ的确定

3.3.2 摆头转速n的确定

3.3.3 每转压下量s的确定

3.3.4 摆头运动轨迹的确定

3.3.5 其它工艺参数的确定

3.4 本章小结

第四章 半轴摆辗成形的热机耦合有限元模拟分析

4.1 DEFORM的热机耦合技术分析

4.2 热机耦合分析的计算方法

4.2.1 变形刚粘塑性问题的有限元描述

4.2.2 瞬态热传导问题的有限元描述

4.2.3 变形与传热的耦合计算方法

4.3 半轴摆辗成形有限元模型的建立

4.3.1 模拟计算的有限元模型

4.3.2 模拟条件及参数的设置

4.3.3 半轴法兰成形过程的模拟设计

4.4 预锻成形的模拟与结果分析

4.4.1 不同进给速度下的锻件变形规律

4.4.2 不同进给速度对金属流动速度的影响

4.4.3 不同进给速度对成形力的影响

4.4.4 不同进给速度对热耦合模拟结果的影响

4.5 终锻成形的模拟与结果分析

4.5.1 不同终锻速度对摆辗力的影响

4.5.2. 不同预锻方案下的终锻模拟结果

4.6 精整成形的热耦合模拟结果分析

4.7 本章小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士期间参加的项目和发表的论文

致谢