钢制轮辋滚压成形数值模拟与实验研究

目的解决合金钢制轮辋滚压成形精度低和圆角减薄难以控制等问题。方法通过Solidworks建立钢制轮辋三维模型,并对轮辋滚压模型参数进行优化设计,确定材料应力–应变、接触边界条件,且根据节点线速度相等原理计算钢制轮辋滚压成形时间步长。运用有限元软件Simufact Forming分析不同工艺参数对成形厚度的影响,在此基础上,优化滚压成形工艺参数组合,并分析各道次滚压轮辋应力和应变的仿真结果,引入质点追踪技术,分析应力在每个增量步内的变化规律。结果对比分析仿真与实验测试数据,发现仿真厚度与实际厚度基本吻合,验证了滚压工艺仿真的正确性。结论增大摩擦因数有利于工件成形,但当摩擦因数增大到0.3后,对成形壁厚影响不明显。随着进给速度的增大,测点厚度增加,此时利于成形,但进给速度过大,侧向力变大,易造成工件偏移。降低转速有利于控制轮辋减薄。在成形过程中,一滚凹槽先产生较大应力,且应变较大;二滚预成形轮缘,该处应力和应变均较大,且最大等效应力出现在轮缘部位;三滚轮辋精确成形,应力分布更加均匀,圆角变形相对较小,轮辋圆角减薄率明显提升。

一种等壁厚螺杆马达定子滚压成形方法

螺杆钻具(PDM drill),是一种以钻井液为动力,把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。传统螺杆钻具马达总成定子是在光滑钢管内壁浇注橡胶,形成内螺旋曲面,如图1(a)所示,与金属螺旋转子配合形成密封腔。这种马达定子加工工艺性好,生产效率高,但其橡胶衬套薄厚差距大,橡胶衬套与钢管内壁接触面积小,导致了介质的内泄和不均匀磨损以及橡胶衬套的脱胶。这种不等壁厚橡胶定子结构是限制螺杆钻具承压、功率、效率及使用寿命等的主要因素。

连接管件内径滚压成形有限元模型的建立及分析

本文主要对V型连接管件内径滚压成形三维有限元模拟中的关键问题进行了研究。对实际加工中的模具进行了必要的简化, 建立起符合实际加工过程的有限元仿真模型, 对坯料网格进行合理的划分, 给出模具与坯料间接触区约束及速度边界条件的处理方法。结果表明, 有限元仿真能比较真实地反映实际加工情况; 变形区的速度场反映了金属产生塑性变形填入套管齿槽的成形行为; 得到了齿槽宽度对连接件的成形性及成形载荷的影响。该模拟计算对于探索复杂的内径滚压成形规律具有重要意义。

外花键冷滚压成形过程单位平均压力

对外花键冷滚压精密成形的变形过程进行理论分析,用图解法建立了外花键冷滚压过程的塑性变形区滑移线场。在不同接触区域采用不同的摩擦条件,真实地反映了成形过程实际情况。根据滑移线场的应力场理论得到冷滚压成形过程中接触面上平均单位压力的封闭解。通过适当假设建立花键冷滚压有限元模型,应用有限元软件DEFORM对成形过程进行了数值模拟。将不同参数条件下平均单位压力的数值模拟结果与理论分析结果进行比较,两者吻合较好。

薄壁环形零件滚压成形研究

选择对称带槽薄壁环形零件,采用紫铜板料,通过有限元模拟及成形试验分析了薄壁环形零件滚压成形的力学特征、主要成形缺陷及成形极限,给出了试件变形区的应力应变分布、试件宽度与槽部高度的变化及滚压成形缺陷的试验结果.研究结果表明:采用滚压成形方法加工薄壁环形零件是可行的,滚压成形是局部变形,变形区壁厚变薄;当厚宽比t/b≤0.044时试件与模具接触的槽底部金属起皱,t/b≥0.058时开裂;可以通过增大板料厚度和滚压系数mG提高槽部成形极限.

钛合金连接管件内径滚压成形的数值模拟

采用有限元软件DEFORM3D对U型套管形状钛合金连接管件内径滚压成形过程进行了三维刚塑性有限元模拟,得到变形区的速度场,以掌握管壁金属产生塑性变形填入套管凹槽的成形行为。并对影响连接件性能的齿槽尺寸、压下量进行了模拟,这对分析连接件密封质量具有一定的指导意义。

冷拉伸滚压成形内部缺陷数值模拟

采用有限元数值仿真技术对冷拉伸滚压成形过程进行了模拟仿真,得出了冷拉伸滚压成形过程中工件内部应力、应变场的分布情况和分布特点以及材料的流动特性。模拟结果合理地解释了冷拉伸滚压成形件内部材料缺陷产生机理及缺陷产生的条件,为冷拉伸滚压成形技术的理论研究及实际应用提供了参考。

材料及滚压方式对等壁厚螺杆钻具定子滚压成形的影响

对外径Φ73 mm,壁厚6.5 mm的等壁厚螺杆钻具定子进行滚压成形试验,使用双因素方差分析法和主效应图定量研究不同坯管材料及滚压方式对等壁厚定子成形质量的影响。采用DEFORM-3D软件模拟滚压成形过程,分析了坯管材料为45钢和42Cr Mo钢时滚压力、轴向力、加工应力和残余应力分布情况。结果表明：滚压方式对定子管导程影响较大,手动滚压后的导程误差均在15%以上,自动滚压后的导程误差均小于5%;坯管材料对定子管壁厚分布影响较大,45钢坯管滚压成形后的定子管壁厚分布较42Cr Mo钢均匀;45钢和42Cr Mo钢坯管滚压时所需的滚压力相差较大,分别在125和140 k N附近波动;轴向力数值基本相同,均在15 k N附近波动;45钢和42Cr Mo钢坯管的最大加工应力分别为580和1200 MPa,残余压应力峰值分别为87.88和104.52 MPa,且均分布在管壁外表面。因此,滚压成形等壁厚螺杆钻具定子时,坯管建议选用加工性能较好的45钢,滚压方式选用自动滚压。

滚压成形工艺设计及应用

讨论了滚压成形工艺的设计要点。通过一个具体实例 。

滚压成形力的数值计算与模拟

滚压成形技术在工程中的应用越来越广泛。但是到目前为止,滚压成型方面的理论还不完善,有些计算公式还有待验证。本文对板材进行U型成形时的成形力与成形角和板厚之间的关系进行了模拟数值计算和现场测量,并与经验公式的计算结果进行了比较,存在有较大的差异,从而说明经验计算公式有待进一步修正。

钢带滚压成形辊轮组的设计

扼要地叙述了滚压成形的相关理论,以汽车密封条钢带滚压成形辊轮为例,介绍其设计原理、成形工艺以及成形辊轮组结构设计要点,为类似滚压件模具设计提供一定参考。

高温合金U形环滚压成形有限元建模关键技术研究

根据U形环的成形特征,解决了其滚压成形有限元建模仿真的关键技术,如几何模型的建立,滚压模型的模具尺寸的设计,摩擦接触条件处理,下压载荷曲线等关键技术处理。基于ABAQUS有限元软件建立了该成形过程的有限元模型,并对该模型的可靠性进行了实验验证。结果表明,有限元模拟结果所获得的U形环与实验结果十分吻合,对U形环的生产实践具有很好的指导意义。

外螺纹滚压成形的多个滚丝轮的相位调整角的研究

外螺纹滚压成形技术是一种先进无屑成形加工工艺,与车削加工相比具有生产效率高、成形零件机械性能好、节能节材等优点,广泛应用于汽车、航空航天、机床等工艺领域。随着螺纹和花键同步滚压成形、精密非标螺纹滚压成形等新工艺的发展,目前工业生产中常采用的滚丝轮牙位调整方法已不能满足发展需求。本文基于螺纹滚压成形过程中模具和工件螺纹啮合点的运动特征,推导出不同参数(成形工件头数nw、滚丝轮头数nd、滚丝轮个数N)下滚丝轮相位调整角的计算公式,提出了滚丝轮相位的调整方法:滚丝轮调整方向和布置顺序都与滚压成形过程中滚丝轮的旋转方向一致。针对不同工况设计了6组模具,通过绘制旋转剖视图观察到相位调整后的滚丝轮螺纹错开的距离与要求一致,使用FORGE软件进行仿真模拟得到了衔接良好的连续螺纹,因此验证了相位调整角数学计算公式和滚丝轮相位调整方法的正确性。为螺纹花键同步滚压成形和精密非标螺纹滚压成形等新工艺的研究提供了理论依据。

汽车密封条钢带滚压成形辊轮设计

叙述了板料滚压成形技术的原理,通过实例介绍了滚压成形辊轮的设计过程和设计要点,为汽车门窗密封条钢带滚压成形辊轮设计提供一定的参考。

6J×14车轮轮辋滚压成形工艺

介绍车轮轮辋滚压成形工艺的工序设计与模具设计。该工艺与模具生产出的轮辋尺寸精度高 。

全自动数控滚压成形机的研制

为满足国内用户对高性能数控滚压成形设备的需要,采用先进的控制系统、液压系统和检测技术,研制开发了一款全自动数控滚压成形设备。本设备对待加工钢板一次装夹,一次滚压成形,而且可在一块待加工钢板上滚压出用户要求的多槽产品,同时滚压头可以根据产品需要任意更换。定位精度及重复定位精度高、维修方便、滚压速度快、加工过程自动化、操作性能稳定是本成形滚压设备显著特点。

螺旋钉滚压成形研究

通过对螺旋钉滚压成形的分析，提出螺旋钉的合理变形过程一平砧压入半无限体，建立了相应的工艺参数计算公式；经实验应用验证，计算简便，准确合理；为提高产品的产量和质量提供了理论依据。

金属板材的滚压成形

论述了滚压成形的相关理论、变形机理和工艺设计步骤。以用不锈钢板料滚压成窗框作为实例,介绍其设计原理、成形工艺、成形辊轮以及滚压成形的特点。以使此特种工艺的加工方法得到推广、应用及发展。

提高轮辋冷滚压成形质量的技术措施

目前，国内外农林业所用之ＩＳＯ４２５１／３标准车轮轮辋，均为板材下料经卷筒焊合后冷滚压成形工艺制作。制作过程中的轮辋质量有两大难题：①轮缘光滑程度（粗糙度）及缘边圆弧形状的圆整性；②轮辋整体形状精度和两侧轮缘间距值的不稳定性。１影响轮缘光滑程度（粗糙...

轮辋滚压成形的数值仿真技术

滚压成形工艺是轮辋加工的主要成形工艺,在工程中得到广泛运用。基于有限元软件ABAQUS动力显式算法,对轮辋滚压成形数值仿真技术进行了研究,并讨论了加工过程中侧向力问题。运用和以往文献不同的建模方式,分析建模中单元选择、边界条件、加载曲线等关键问题,提出了适合轮辋滚压的数值仿真方法。仿真计算表明,轮辋滚压成形仿真结果与试验具有好的吻合性,且具有中心定位准确,计算效率高的特点,提高了工程适用性。同时侧向力研究表明,降低进给速度可以有效减小滚压侧向力。