楔横轧多楔轧制光轴表面光滑程度规律研究

楔横轧多楔成形光轴类零件时,内外楔之间轧件的过渡段形状为由外楔楔入段轧制而成的斜台阶,通过有限元模拟和轧制实验,对不同过渡角下多楔轧制光轴表面光滑程度进行分析,得到过渡角对楔横轧多楔轧制光轴表面光滑程度影响规律。研究结果为楔横轧多楔精密成形长轴类零件提供了理论指导。     

楔横轧楔入段端面移动量规律

楔横轧多楔轧制是内楔和外楔同时对轧件进行径向压下、轴向延伸的塑性成形.随着交通运输业的飞速发展,火车轴、汽车半轴等长轴类零件的需求量与日俱增,采用楔横轧多楔工艺成形长轴类零件,具有显著节省辊面、减小设备体积、生产效率高、节材、降低成本等优点.为了充分发挥多楔显著节省辊面的优点,保持内外楔同时起楔,就必须要准确弄清楔入段移动量的变化规律.采用弹塑性有限形变有限元数值方法,根据实际工况模拟楔横轧轧制过程,分析楔入段移动量的变化规律,详细阐述各工艺参数对移动量的影响规律,并与试验测试结果进行比较,得到楔入段端面移动量的变化和影响规律.研究结果为楔横轧多楔同步轧制模具设计提供了重要的理论依据,进一步完善了楔横轧多楔轧制理论.     

楔横轧多楔成形汽车半轴工艺可行性分析

分析多楔成形长轴类零件时内/外楔对接段的各种形状及其优缺点,建立了楔横轧多楔成形汽车半轴的三维有限元模型.通过选取合理的轧制工艺,模拟楔横轧多楔轧制汽车半轴的过程,获得了内/外楔之间过渡光滑的汽车半轴.结果表明:楔横轧多楔成形汽车半轴工艺是可行的,该研究为多楔成形半轴的模具设计提供了理论依据.     

楔横轧轧件轴向变形研究

采用三维弹塑性有限元模拟了楔横轧的轧制过程,分析了轧制过程中金属沿轴向的相对变形规律。在比较不同工况轴向相对变形程度的基础上,获得了模具主要工艺参数对轧件轴向延伸产生的影响。研究结果对于选择合理的模具工艺参数,避免轧件成形缺陷,保证零件质量起指导作用。     

楔横轧轧件滚动半径变化规律的试验研究

楔横轧轧制成形过程中轧件的滚动半径是楔横轧模具设计和进行工艺分析的基本参数之一,它反映了轧辊与轧件的相对运动关系,对非圆截面轴类零件如发动机凸轮轴等模具辊形曲线设计具有重要影响.通过轧制试验,得到楔横轧轧制过程中轧件滚动半径的变化规律和各种工艺参数的影响规律.结果表明:楔入段轧件滚动半径要大于原始坯料尺寸且随着轧制进行逐渐减小;到展宽段保持稳定;进入轧齐后,随着模具楔面抬高,其值逐渐减小,精整段约等于轧件轧后尺寸.展宽角和成形角越大,轧件滚动半径越大;断面收缩率影响规律比较复杂,当断面收缩率小于一定值时,随断面收缩率增大而增大,当断面收缩率大于一定值时,随断面收缩率增大而减小;坯料直径表现为辊径比越大,轧件滚动半径越靠近原始坯料尺寸内侧;轧制温度对轧件滚动半径的影响较小,而模具楔面刻痕状态影响较大.     

工艺参数对楔横轧接触区表面应力的影响分析

为深入探明楔横轧接触区变形规律，实现零件楔横轧近终成形，采用有限元数值方法模拟楔横轧轧制过程，获得稳定轧制过程中的接触区的面力和位移，进而求出轧制接触区表面应力。在此基础上，较详细地分析了展宽角、成形角和断面收缩率三个主要工艺参数对接触区表面应力的影响规律，并对所建立的有限元计算模型进行了实验验证。研究结果对合理选择楔横轧工艺参数以及实现零件的精确成形具有重要的现实意义和应用价值。     

楔横轧二次楔轧制大断面收缩率的应力应变场分析

利用有限元软件DEFORM-3D,基于三雏刚塑性的有限元理论,对大断面收缩率轴类零件成形过程成功地进行了楔横轧二次楔轧制成形的数值模拟,模拟所得的轧件形状与实际零件基本相同,给出了楔横轧二次楔轧制过程的应力应变分布等重要信息。模拟结果表明：二次楔轧制大断面收缩率轴类零件的心部发生了很大变形;二次楔轧制中间横截面受的横拉应力时间较长、值较大,所以轧件中心更容易产生内部缺陷。     

锥形细长轴三辊楔横轧模具设计与仿真研究

某新型可拆卸穿墙螺杆是一种锥形细长轴类零件,针对此类零件采用车削生产效率低且浪费材料的问题,研究了采用三辊楔横轧生产的可行性。利用刚塑性有限元软件DEFORM对锥形细长轴三辊楔横轧制过程进行了模拟。分析了组合轴在轧制过程中的应力场、应变场、速度场和位移场。研究了展宽角、成形角以及轧件直径对轧制力能参数的影响规律,结果表明楔数和坯料直径影响较大。在楔数一定的情况下,毛坯直径是主要因素,展宽角次之,成形角对力能参数的影响最小。     

轧辊直径对楔横轧大型轴类件应力应变影响分析

合理选择轧辊直径是楔横轧成形大型轴类件的重要技术指标,采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对楔横轧轧制大型轴类件进行模拟,分析轧辊直径对楔横轧大型轴类件应力应变影响规律,阐明轧辊直径对于楔横轧大型轴类件轧件质量的影响程度,研究结果为实现大型轴类件楔横轧经济化生产提供理论依据.     

楔尖圆角对楔横轧4Cr9Si2气门成形影响分析

借助刚塑性有限元软件DEFORM-3D针对4Cr9Si2马氏体耐热钢楔横轧成形过程进行有限元数值模拟,得到楔横轧工艺参数——楔尖圆角对楔横轧4Cr9Si2马氏体耐热钢轧件对称中心的心部缺陷以及轧件表面的表面螺旋痕和对称中心横截面拉细的影响规律：随着楔尖圆角的增大,轧件表面径向力的数值得到减小,从而使横楔轧轧件表面螺旋痕将会明显减小;当楔尖圆角增大后,轧件心部横向应力σy和切应力τxy的持续时间将增加,同时,楔横轧轧件心部第一主应力σ1的方向将会发生改变,使轧件心部金属朝横向y方向流动,从而增加了楔横轧轧件心部缺陷产生的可能性;楔尖圆角增大,轧件轴向力Fz的数值将会减少,从而能够改善对称中心横截面拉细状况。进行4Cr9Si2马氏体钢的楔横轧轧制试验,验证有限元模拟结果的可靠性,并通过增大展宽角获得合格的轧件。     

Analysis of a cross wedge rolling process for producing drive shafts

The paper discusses the problems of forming parts such as stepped shafts by cross wedge rolling (CWR). In industrial practice, this rolling process is performed at stages, i.e., in several passes, when large cross-sectional reductions are involved. The same can also be done using a different design of this forming process, namely, multi-wedge cross rolling (MWCR), in which the workpiece is simultaneously formed by several pairs of tools (wedges). This paper compares the above two methods with respect to forming a drive shaft. Wedge tools used in both forming processes are described, and the numerical results of the simulations performed to verify the adopted solutions are reported. The results demonstrate that the MWCR method offers more advantages than the classical CWR technique. Consequently, MWCR is then verified in experimental tests. The experimental results confirm that parts such as stepped shafts can be formed by the MWCR method.     

遗传算法在楔横轧多楔同步轧控制中的应用

为应对目前市场上长轴加工仍然以锻造和楔横单扎为主的加工方式的缺点,基于遗传算法优化,建立了多楔耦合关系,通过多楔控制,使多楔之间的转速、力矩、压力等因素形成协同关系,满足加工精度需要。通过遗传算法优化多楔内楔入段、外楔入段、多楔展宽段、内楔精整段以及外楔精整段五个阶段的控制,避免建立复杂模型从而提高了效率节约了成本。试验结果表明,楔横轧多楔同步技术克服了锻造和楔横单扎加工方式的不足,能够很好地解决长轴加工精度控制和成本问题。     

楔横轧多楔轧制铁路车轴可行性有限元分析

采用DEFORM有限元软件，建立楔横轧多楔轧制铁路RD2车轴有限元模型，进行多楔轧制过程有限元仿真，通过分析三楔同时楔入成形RD2轴的金属流动规律、轧件内部应力状态情况等，进一步阐明楔横轧多楔轧制铁路车轴的可行性。有限元分析结果为实现铁路车轴高效化、节能化、专业化生产提供了理论依据。     

多楔楔横轧轧制力在线测试系统

针对目前多楔轧制规律比较复杂现状，设计了H630轧机轧制力在线测试系统，该系统可以在线准确测出单楔与多楔轧制过程中轧制力变化规律。同时采用Ansys／Ls—Dyna3D有限元软件对轴类零件楔横轧制过程进行模拟，并对轧制力变化规律进行较系统的分析，分析结果与实验测试结果基本一致。     

Research and industrialization of near-net rolling technology used in shaft parts

Shaft part rolling is an efficient and green nearnet shaping technology offering many advantages, including high production efficiency, high material utilization rate, high product quality, and excellent production environment. In this paper, the features of shaft part rolling are introduced along with the working principles of two main shaft part rolling technologies, namely, cross wedge rolling (CWR) and skew rolling (SR). In relation to this technology, some R&D achievements gained by the University of Science and Technology Beijing are summarized. Finally, the latest developments in shaft part rolling are presented, including SR steel balls, precise forming of camshaft blank by CWR, SR phosphorous copper balls at room temperature, and CWR hollow axle sleeve. Although the shaft part rolling technology has been widely used in China, it only accounts for about 15% of applicable parts at present. Nevertheless, this technology has broad application prospects.     

New method for forming shaft having thread and spline by rolling with round dies

The research and implementation work for a new shaft part rolling process have been carried out in the present study, where the shaft has a thread and a small module spline or gear. This method is developed based on two-roll cross rolling technologies for thread and spline, and two round rolling dies provide special structure for synchronously forming thread and spline (or gear). In one rolling process, the threaded and splined (or geared) shapes on the different portions of shaft part are formed synchronously, and then the manufacturing cycle has been shortened and the relative phase between thread and spline (or gear) in mass production can be keep stable. Virtualizing practice of the new forming process for a shaft part with thread and spline was carried out by mean of FEM numerical simulation. The results indicated that the shapes of thread and spline being formed in one rolling process would be achieved by controlling the synchronous rolling process combining reasonable design for die structure.     

模具参数对闭开联合轧制汽车油泵轴力能参数的影响

采用DEFORM有限元软件建立了楔横轧汽车油泵轴的三维刚塑性有限元模型,分析了闭式展宽角、闭式成形角、开式展宽角和开式成形角等模具参数对汽车油泵轴力能参数的影响规律,发现：闭式展宽角的增大会使得各力能参数变化速率加快;闭式成形角的增大会使得各力能参数随之增大;开式展宽角的增大会使得径向力增大;开式成形角的增大会使得轴向力增大。进行了1∶1闭开联合轧制汽车油泵轴实验,实测轧制力矩相对误差在10%以内,验证了有限元模型的正确性。     

楔横轧内直角台阶精确轧齐曲线的研究

在分析楔横轧内直角台阶成形过程中各种主要几何影响因素的基础上,建立了符合实际的内直角台阶成形阶段的几何模型和数学模型,并将楔横轧内直角台阶成形过程分为3个阶段。利用轧件表面各参数方程建立了各部分体积的求解积分式,计算出各阶段轧件螺旋斜锥体的体积,根据体积不变原理,得到精确的楔横轧直角台阶轧齐曲线。     

楔横轧加工铝合金内部损伤的研究

目前优质钢的楔横轧加工方面的研究已经成熟,但铝合金的楔横轧研究很少。使用韧性破坏准则对楔横轧铝合金的内部损伤进行了研究,得到了各个工艺参数对轧件内部损伤的影响规律:最大损伤量随加工温度的升高而下降;随轧辊转速的升高而升高;随模具的展宽角、成形角、断面收缩率的增大而减小。结论对实际生产具有一定的指导意义。