异形环锻件的锻造工艺及模具优化设计

• 作 者: 孙琦昊
• 机 构: 江苏大学
• 出 处: 江苏大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 异形环锻件 锻造工艺 模具优化设计 数值模拟

环形锻件的轧制是借助辗环机使环件产生连续的局部变形,实现了环件壁厚的减小,直径的扩大和截面轮廓成形的塑性成型新工艺。目前,异形截面环锻件在国内外广泛的应用于工程机械、矿山机械所用的回转支承,汽车轮胎模具等方面,同时,异形环锻件还在向发电、石化、冶金、船舶和航空等领域扩展,国内市场的需求也将与日俱增。异形环锻件的轧制工艺技术含量很高,涉及工装模具的设计和改进,生产过程中的困难也很多,所以异形截面环锻件的轧制技术的研究和开发势在必行。本文结合企业生产实际,对各类异形截面环锻件的制坯过程和轧制过程进行了研究,并通过计算机数值模拟对异形截面环锻件的轧制过程及模具工装进行了优化设计。　　
基于环锻件轧制理论,建立了环锻件轧制的咬入条件、锻透条件、刚度条件和成圆条件,对异形环锻件进行分类,总结出各类异形截面环锻件的制坯方法,提出基于刚性平移的L型环锻件制坯方法。借助有限元模拟软件Deform-3D对异形截面环锻件的轧制过程进行数值模拟,分析其变形规律,并对轧制过程中各参数进行优化设计。总结了异形截面环锻件在轧制过程中易出现凹坑、毛刺、椭圆等缺陷,并列出了导致缺陷的原因及改善措施。最后以L形截面环件轧制为例,采用基于刚性平移理论的制坯方法,通过实际生产和有限元模拟结果的对比,验证了该制坯方法的可行性。进一步探讨了L形截面异形环锻件的制坯工艺,动态模拟了在毛坯上预留聚料槽的工艺,得出能有效改善轧制过程中环件拉料的缺陷。并对各台阶面与主模接触顺序对环件轧制的影响做了有限元数值模拟,总结出对于L形截面异形环锻件的毛坯形状的设计应尽可能的与主模模腔相吻合。　　
本文将环锻件轧制理论、有限元理论、数值模拟仿真技术相结合,实现了异形环锻件产品的快速开发。研究成果可为实际生产提供理论指导,并为将来开发特大型复杂异形环锻件的生产提供了理论和实践依据。