半轴类锻件摆辗成形新工艺研究

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。

摆辗新工艺; 有限元; 热机耦合; 数值模拟;

付建华;

TG306

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