轴类件的柔性辊轧成形理论及工艺研究

论文摘要

轴类锻件在工业生产中有着广泛的应用，随着产品向多品种、小批量的方向发展，轴类锻件的柔性快捷生产越来越受到重视。本文的研究工作与国家自然科学基金《轴类件的柔性辊轧机理及模拟研究》项目相结合，对轴类件的柔性辊轧成形理论和工艺进行了深入系统的研究。 在理论分析的基础上，提出了柔性辊轧工艺的基本参数，从运动学角度，分析了轧轮和工件之间的运动关系，工艺参数与成形之间的关系，分析了轧件的旋转条件及旋转条件和各工艺参数之间的关系，得到了工件与轧轮接触面的数学农达式，这些分析结果，对于认识辊轧工艺提供了理论上的支持。 采用DEFORM-3D商用有限元模拟软件，对柔性辊轧变形进行了三维模拟分析，得到了轧件在成形过程中材料的流动规律，全场应力应变信息，温度场的分布规律，力能参数等：对大量的模拟算例的结果分析，得到了成形规律与工艺参数之间的关系；对轧件中心材料的受力状态进行了分析，得到了中心材料的损伤变量的分布规律，损伤量的变化与试验结果具有良好的一致性，加深了中心材料损伤机理的认识。这些结果对于设计制造实验用成形设备提供了基础数据。 在数值模拟结果的基础上，设计制造了可满足工艺要求的试验装置，对不同的材料进行了热轧和室温下轧制实验，得到不同工艺参数下的轧制样件，实验结果与模拟结果相互验证。采用电测法对轧制力能参数进行了测试，与理论计算结果一致性较好，参数测试得到的结果对于实际应用轧机的开发和设计提供了理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1.1 引言
• §1.2 轴类零件的塑性成形方法综述
• §1.3 轴类件柔性辊轧成形发展现状
• §1.4 有限元技术在塑性成形分析中的应用
• §1.5 课题的提出及主要研究内容
• §1.6 本章小结
• 第二章 轴类零件柔性辊轧成形的基本原理
• §2.1 引言
• §2.2 轴类零件的柔性辊轧成形原理和基本参数
• §2.3 成形过程的运动分析
• §2.4 旋转条件
• §2.5 轧轮与轧件接触面的数学表达
• §2.6 本章小结
• 第三章 成形过程的三维有限元模拟
• §3.1 引言
• §3.2 有限元基本理论
• §3.3 成形过程三维有限元模拟
• §3.4 数值模拟结果分析
• §3.5 本章小结
• 第四章 工艺实验和力能参数测试
• §4.1 引言
• §4.2 实验装置的设计和参数确定
• §4.3 工艺实验和成形特征
• §4.4 力能参数的计算和测试
• §4.5 本章小结
• 第五章 轧制缺陷产生机理及其控制
• §5.1 引言
• §5.2 缺陷类型
• §5.3 中心疏松机理分析
• §5.4 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读博士期间发表论文及成果