T形管冷弯成形仿真与轧辊孔形优化

根据T形管冷弯成形的轧辊配辊方案和成形机组参数,在ABAQUS中建立了符合实际工况的管坯和轧辊模型,并采用显式算法对成形过程进行了全流程仿真。通过对仿真结果中局部成形面的分析和侧面“倾斜”区域的中点在X方向位移数值的对比,发现管坯在进入第6道次后,轧辊成形表面未与管坯圆弧面压实,在后续变形过程中没有得到修正。在此基础上对轧辊的孔形进行优化,同时将尖角改为圆角。对优化后的配辊方案进行了模拟仿真和生产验证。结果表明:有限元仿真可以预测T形管在成形过程中的缺陷,并能对轧辊孔形设计提供有益的参考。     

基于COPRA和ABAQUS的P形管辅助设计

根据P形管的外形要求和冷弯成形的设计思路,应用专业的冷弯成形设计软件COPRA对P形管进行成形工艺设计;建立了符合实际工况的计算模型,并使用COPRA的变形技术模块进行了变形模拟;将板带的应变最大值是否超过材料的应变极限作为判定是否合理的依据,根据变形模拟的结果改进了角度变化量和压缩量的分配方案,并设计了成形轧辊。在此基础上建立了P管成形的几何模型,并应用ABAQUS进行了全流程成形仿真,通过仿真结果的解析对最后道次的成形面进行了回弹角度的补偿。结果表明:计算机辅助设计可以优化成形工艺、预测成形缺陷、提高设计的可靠性。     

大变形量对纯钛斜轧管坯组织演变和力学性能的影响

以TA1纯钛准Ф88 mm×8 mm斜轧管坯为原料,在两辊冷轧管机上进行了三道次的大变形轧制,经过相同真空热处理后观察了其显微组织并测试了力学性能,探索大变形量对纯钛斜轧管坯组织演变和力学性能的影响关系。结果表明:斜轧管坯组织为粗大的魏氏组织。在两辊LG60冷轧机上经过三道次,60%-50%-60%变形后,晶粒破碎明显,最终完全变为细小的等轴组织,主要由β_转和初生α相组成。斜轧管坯经过两辊冷轧大变形后强度和塑性实现了良好的匹配,在抗拉强度提高的同时塑性没有显著下降,三道次大变形后抗拉强度为473MPa,屈服强度为311MPa,伸长率为38%。     

内六方钻杆接头模锻成形技术研究

根据某型号内六方钻杆接头的结构尺寸特点,运用理论分析方法制定了3种精密模锻成形方案,分别是实心毛坯复合挤压成形、管坯开式挤压成形和管坯镦粗成形;对每个方案进行了工艺分析,结果表明3种方案均可一次成形。通过对每个方案的变形过程、成形稳定性及经济性进行分析,管坯镦粗变形容易,符合管坯镦粗规则,且可用标准钢管直接成形,具有变形稳定、工艺路线短、材料利用率高等优点,是最优方案。对于管坯镦粗成形方案,讨论了余料腔的设计,并对其进行了数值模拟,验证了该方案的可行性,可实现精密塑性成形。     

S形截面不锈钢钢丝的成形与模拟分析

根据钢丝的截面形状与不锈钢的特性,采用1道辊弯及2道辊模拉拔的成形方案,并设计出轧辊的孔型,利用DEFORM3D软件对钢丝的成形过程进行模拟,截取工件周向上200个点的等效应力并分析各个方向上所受应力的变化,通过工件上等效应力、等效应变及金属流动状况分析了工件成形的变形机理。     

大型铝合金航空模锻件局部加载成形工艺研究

提出了超大规格铝合金航空模锻件局部加裁成形工艺方案,利用三维有限元软件Deform-3D对锻件分段局部加载成形载荷、两道次之间变形量分配、变形均匀性进行了仿真分析.结果表明:大型锻件局部等温加载工艺可有效降低成形载荷,最大锻造压力均可控制在300MN以内,局部加载2个道次较适合超大规格航空模锻件生产;各道次成形过程锻件温度场均匀,平均等效应变值达到3.6,锻件变形充分;第1道次变形量为40％时锻件等效应力分布最均匀,上模所受侧移力最小;总变形量为55％、第一道次取40％,第2道次取15％时是该锻件等温局部加载最优变形工艺.     

三辊滚弯成形过程的回弹研究与试验分析

回弹是板材滚弯成形过程中一种不可避免的现象,直接影响着板材的加工精度。为了提高三辊卷板机板材回弹后的成形质量,建立了三辊回弹理论模型,预测了板材回弹后的滚弯成形半径;利用ABAQUS仿真软件分析了滚弯变形区的应力场分布,分析了上辊下压量、轧辊与板材间的摩擦力以及多道次滚弯成形对板材回弹的影响规律;通过多道次滚弯试验进行了验证。试验结果表明:随着上辊下压量和摩擦系数的增大,板材回弹量的下降趋势逐渐趋于平缓;多道次滚弯加工降低了板材回弹时的波动,提高了回弹均匀性,板材的成形质量随之提高;相较于多道次滚弯试验,三辊回弹理论模型的最大误差为8.4%,有限元模型的最大误差为6.7%,都具有较高的精度。     

带纵筋平板的轧制成形规律与极限研究

带纵筋平板是一种结构复杂的异型板,其在轧制成形过程中型槽内金属填充不足、凸筋成形难的问题比较突出。针对该问题,提出了一种新的带纵筋平板轧制成形工艺方法,采用两道次将带纵筋平板轧制成形。将第1道次轧制的轧辊组设计成上辊有型槽、下辊有弧形的凸起结构;在第2道次轧制的轧辊组中,将上辊设计成与第1道次同尺寸的型槽,下辊设计为平辊。采用这种多道次轧制方法可以有效地促进金属向上辊型槽内流动,促进凸筋的增长。通过Abaqus有限元模拟,分析了辊型结构对筋高和成筋率的影响规律以及不同板厚的凸筋的成形极限,从而得到成形较好的工艺参数。通过开展实验,发现实验结果和模拟结果基本一致,这为后续的异型板的精密成形研究提供了理论基础。     

四辊预弯与连续滚弯成形的机理与试验分析

为提高预弯段的成形精度,建立了侧辊位移量与预弯段成形半径的四辊预弯数值模型。采用有限元软件分析了滚弯变形区应力应变场的演变规律、轧辊与板材间的摩擦力对滚弯成形的影响,以及多道次滚弯成形后,板材表面塑性应变场的变化规律。四辊多道次滚弯试验表明,四辊预弯数值模型和有限元模型的成形半径比试验结果小,误差分别为11.2%和6.3%;板材与轧辊间的摩擦力是导致预弯段成形半径小于连续滚弯段成形半径的重要原因;多道次滚弯加工后,预弯段成形半径相对于连续滚弯段成形半径的误差,由单道次滚弯加工时的7.3%降至1.7%,预弯段的成形精度得到有效提高。     

基于缺陷控制的DP980高强钢三维变截面辊弯成形有限元仿真

三维变截面辊弯成形时,辊组共轭空间曲线扫出空间曲面时仅能控制该曲线上的一点,存在非控制区,因此造成变截面辊弯过程中底部腹板具有"自由变形区",出现成形缺陷。基于双齿条单齿轮轴系结构的三维变截面辊弯成形装备,提出缺陷控制方法,并基于ABAQUS有限元仿真软件,建立缺陷优化仿真模型。针对DP980双相钢材料进行某汽车构件成形全流程有限元仿真,获得板材成形过程中复杂的变形规律、轧辊成形力与回弹预测。仿真结果表明,缺陷控制方法效果明显,成形件质量较好。通过成形实验进一步验证了缺陷控制的有效性,成形质量与仿真结果基本保持一致。     

UCMW冷轧机轧辊变形特性研究

为优化轧辊辊形及提高辊系稳定性,以某设计院设计的1620 mm UCMW轧机为对象,结合具体生产数据,利用abaqus有限元软件建立了UCMW轧机二分之一辊系静力学仿真模型。通过仿真分析获得了轧制力、板宽、中间辊弯窜辊、工作辊弯窜辊、中间辊偏置等工艺参数对轧辊变形的影响规律。结果表明轧辊在压下方向变形影响最大的为中间辊的弯辊及窜辊,而中间辊偏置会对轧制方向变形产生影响,随着偏置量的增加,轧辊变形方向逐渐稳定。     

摩擦对高温合金复杂截面圆环多道次滚压成形不均匀变形作用

在高温合金复杂截面薄壁圆环多道次滚压成形过程中,板料要经历多场多因素偶合作用下复杂的不均匀塑性变形和组织演化历程,特别是不均匀塑性变形通常是导致薄壁件成形起皱、椭圆和开裂等缺陷产生的主要因素。摩擦是描述环件与辊轮接触作用的主要参数,很大程度上决定着该环件多道次滚压成形过程中塑性变形的不均匀性,严重的影响着其滚压成形质量。为此,本文以有限元仿真为主并结合实验和理论方法,对高温合金GH4169薄壁w形圆环多道次滚压成形进行了系统的分析;进而提出了不均匀变形度的表征方法,研究获得了摩擦对高温合金复杂截面薄壁圆环多道次滚压成形不均匀变形的影响规律。结果表明：随着滚压成形的进行等效应力极值逐渐增大,且从动辊进给时环件弯曲部分材料变形量较大;随着驱动、从动辊与环件之间摩擦系数的增加,不均匀变形程度先减小,后逐渐增大;导向辊与环件之间的摩擦对不均匀变形度的影响不大。     

基于COPRA的T形管成形工艺优化与轧辊模设计

根据T形管的外形要求和冷弯成形的设计思路,应用专业的冷弯成形设计软件COPRA对T形管进行成形工艺设计,建立了符合实际工况的计算模型,并进行了变形模拟,根据变形模拟的结果改进了角度变化量和压缩量的分配方案,设计了成形轧辊模。结果表明:计算机辅助设计可以优化成形工艺、预测成形缺陷、提高设计的可靠性。     

基于DB.12Cr2Mo1V钢的大型四辊卷板机卷板减薄分析

通过有限元分析仿真模拟软件Simufact建立板材卷制模型,开展了基于DB.12Cr2Mo1V钢的卷板成形工艺模拟设计,找出板材成形后最大减薄量出现的位置并与实际生产中测量的板材厚度减薄量进行对比,以掌握板材塑性成形技术中的减薄机理,形成有效的缺陷控制方法。有限元分析结果表明:板材成形过程中的等效塑性应变的最大值出现在板材边缘处,由第3道次中左侧辊对板材成形的过度挤压所导致,并观测到板材的中性层发生内移;板材成形过程中最大减薄量出现在板材前端预弯处,减薄量为2.2 mm,与实际生产中测得的结果吻合度较高。最后,提出针对性的优化方案,对实际生产具有一定的参考价值。     

基于数值模拟和正交试验的卡车前轴辊锻工艺优化

卡车前轴形状复杂,截面起伏大,仅用锻造成形难度很高,一般采用制坯辊锻+成形模锻工艺生产。以某卡车前轴为例,确定了辊锻道次,完成了辊锻型槽设计,并以第三道次辊锻成形为例,基于Deform-3D成形模拟,采用正交试验方法,将咬入角α、摩擦因子μ、辊锻角速度ω和坯料初始温度T为初始模拟参数,在3种不同水平下对前轴辊锻成形过程进行模拟,揭示了前轴辊锻成形载荷和坯料展宽的变化规律,进而优化了前轴辊锻成形工艺与辊锻模具设计,为后续成形模锻提供了最佳毛坯。     

某重卡前轴工字梁辊锻成形工艺设计及优化

针对某重卡前轴成形辊锻-模锻复合工艺中的典型缺陷———工字梁部位充不满展开研究。介绍了重卡前轴工字梁在辊锻成形工艺中各道次的孔型设计,通过Defoem-3D建立了有限元数值模拟分析模型,研究了第3道次预辊锻成形中工字梁壁厚和第3、4道次中摩擦因子对模具型腔填充率的影响规律,最后完成了重卡前轴工字梁在辊锻成形中的优化设计。优化后的模拟结果表明,工字梁成形良好、填充饱满,满足图纸设计要求。     

地铁用高强度不锈钢弧形板冷弯成形过程的模拟及实验

针对不锈钢弧形板尺寸精度要求高导致成形工艺难度大的问题,以符拉索夫开口薄壁梁理论为基础,推导出符合高强度不锈钢弧形板成形过程中横向变形、纵向变形的能量计算式及弯曲角度的表达式,并编制出成形工艺。以理论计算为基础建立数学模型,模拟弧形板成形过程,根据在成形过程中出现的褶皱、翻边等问题对模型进行修正,增加侧辊,最终获得理想的板形。以成形过程中的轧制力大小及不锈钢弧形板成形后的回弹量;判定理论道次变形量分配的合理性。对合作企业的冷弯成形机组进行改造,依据最优仿真结果进行实验,反复修正后的工艺模型能顺利辊弯出高强度不锈钢弧形板产品,而且机组的轧制力能稳定,成形后的回弹量较小,产品质量满足用户精度要求。该研究对形成最优成形工艺,提高辊弯质量和精度具有重要指导作用。     

正挤横轧工艺参数对力与金属流变规律的影响

采用MSC.marc三维大变形热力耦合弹塑性有限元软件和接触分析技术,对半挂车轴空心管坯正挤横轧过程进行了仿真分析,研究了推挤速度、轧辊工作角、轧辊交错布置工艺参数对力能与管坯局部变形的影响规律。结果显示:随着推挤速度的增大,轧辊驱动扭矩与轧制力逐渐增大;随着轧辊工作角的增大,推挤载荷与管坯增厚也随之增大;当轧辊工作角过大时,管坯台肩处金属堆积严重,不利于金属流动;过小不利于生产率的提高与管坯增厚。轧辊交错布置有利于推挤力与驱动扭矩的减小,并对金属流动均匀性与管坯增厚有利。     

空心管锻件精密辊锻成形工艺数值模拟

通过对空心管锻件的工艺分析,基于数值模拟技术,对空心管锻件精密辊锻成形工艺进行了研究。在研究中发现,按照现有辊锻理论设计工艺模具时,空心管锻件在第1道辊锻时椭圆截面靠近辊缝处的内表面有应力集中和折叠现象产生,这与现有辊锻理论存在一定的偏差,要严格控制各道次辊锻延伸系数。为此,对工艺进行了优化设计,采用4道次辊锻成形。最终模拟结果显示,空心管锻件沿轴线方向上壁厚尺寸有一定的波动,局部壁厚有增厚现象,但最终辊锻成形后外形规则、无飞边、内部光滑无缺陷、工件流线分布合理,获得了较为理想的效果。     

四辊行星轧管机的辊形设计与结构改进

利用空间解析几何知识和矢量理论推导出轧辊母线的方程.研究了使管坯在变形区中既无扭曲也无旋转、实现直线前进的充分条件——正确的轧辊辊形再配以合适的速比可使轧件实现直线前进.对原有的行星轧管机结构加以改进,提出支撑套概念,可以提高轧件尺寸精度.该设计思路简单、易操作,是设计四辊行星轧管机的有效方法.