高颈法兰封闭轧制成形机理研究

摘要

高颈法兰封闭轧制成形技术是一种高效的近净成形技术，是利用轧环机使环件产生壁厚减薄、直径扩大的塑性加工工艺。与传统的法兰铸造法和锻造法加工工艺相比，高颈法兰封闭轧制成形具有节能、节材、效率高等优点。适应了新世纪节约型、低碳社会发展要求，具有重大的应用价值和广阔的市场前景。
　　本文基于环件轧制理论，对高颈法兰封闭轧制成形过程进行了理论分析和数值模拟。深入研究了高颈法兰封闭轧制的咬入条件、锻透条件、刚度条件，得出轧制工艺参数；研究了高颈法兰封闭轧制过程中的力学与运动学条件，建立了高颈法兰封闭轧制的孔型力学条件和运动学方程式；根据环件轧制理论，设计了高颈法兰封闭轧制的工艺参数，建立了毛坯尺寸设计、轧辊尺寸设计方法；根据高颈法兰封闭轧制成形的工作原理，以DEFORM软件为仿真工具，建立了高颈法兰封闭轧制有限元模型，通过对几种不同结构尺寸的毛坯进行有限元模拟，研究了毛坯尺寸和轧辊尺寸对轧制成形的影响；通过对高颈法兰封闭轧制成形过程的有限元模拟，从模拟结果中得出了其温度场、应力场、应变场变化规律，研究轧辊尺寸对高颈法兰封闭轧制成形的影响；分析了高颈法兰封闭成形过程中的力能参数和运动参数，给出了驱动辊转速和芯辊进给速度的合理取值范围；研究了高颈法兰封闭轧制过程中环件内部金属流动规律和端面宽展变形规律，研究了驱动辊转速和芯辊进给速度对轧制力和轧制力矩的影响；采用正交试验设计方法对高颈法兰封闭轧制的运动参数和轧制温度进行了试验，通过正交试验，对高颈法兰的影响因素进行了分析，从实验结果中得出了芯辊进给速度、驱动辊转速、轧制温度对椭圆度影响关系。
　　本文对高颈法兰封闭轧制成形的研究成果，对于改善高颈法兰工艺参数设计，提高产品质量和生产效率，完善高颈法兰轧制理论具有一定的科学价值和应用价值。

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1 绪论

1.1环件轧制技术的发展

1.2高颈法兰封闭轧制基本原理

1.3课题来源和意义

1.4课题主要研究内容

2 高颈法兰封闭轧制理论基础

2.1有限元基本理论

2.2 环件咬入模型和条件

2.3锻透条件

2.4环件塑性失稳和刚度条件

2.5环件轧制运动学

2.6封闭轧制力能计算

2.7本章小结

3高颈法兰数值模拟研究

3.1有限元模型建立

3.2高颈法兰封闭轧制结果与分析

3.3本章小结

4 高颈法兰尺寸参数对成形质量影响

4.1高颈法兰轧制工艺参数

4.2工艺参数对高颈法兰成形质量影响

4.3本章小结

5高颈法兰轧制工艺参数优化

5.1运动参数优化设计

5.2运动参数对宽展影响

5.3正交试验设计

5.4本章小结

6.结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

在学研究成果

致谢