楔横轧等内径空心轴热力耦合数值模拟

• 作 者: 丁韡
• 机 构: 北京科技大学
• 出 处: 北京科技大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 楔横轧 等内径空心轴 热力耦合 椭圆度 数值模拟

随着汽车轻量化的发展，空心轴类零件在汽车工业中的应用逐渐扩大。目前国内外的研究和应用领域多集中在无芯棒轧制，该工艺主要用于成形外表面，而内表面变形则无法精确控制，壁厚变化不规则。为此，研究人员提出带芯棒楔横轧工艺，带芯棒轧制可以控制内径大小，壁厚变化均匀，能得到等内径空心轴类零件。该工艺的研究还处于起步阶段，国内外相关文献甚少，目前仅有初步的探讨性研究。因此，对带芯棒楔横轧成形等内径空心轴的理论和技术研究，具有重要的实际意义。　　
本文以两辊楔横轧为研究对象，对等内径空心轴类零件的带芯棒楔横轧成形规律进行了系统的研究。建立了等内径空心轴类零件楔横轧成形的热力耦合模型，分析了轧件的成形过程，以及轧制过程中轧件内部的应力、应变场及温度场的分布规律，并与无芯棒轧制工艺进行了比较，对比分析了两种轧制工艺中轧件的变形特征，揭示了两种轧制工艺的轧件内部金属流动及变形规律。　　
为了定量地研究等内径空心轴类零件楔横轧成形的椭圆度规律，采用二次回归正交旋转组合设计法，应用5因素5水平进行了有限元工况模拟，得到了椭圆度的回归方程，经显著性检验，回归方程高度显著且拟合良好，具有较高参考价值，并将回归方程进行了实验验证。依据回归方程和模拟结果，得出了5个工艺参数对等内径空心轴件椭圆度的影响规律以及各因素对椭圆度的影响主次顺序，并根据方法的“旋转性”优点得出工艺参数的最优组合。　　
最后，本文对等内径空心轴类零件楔横轧的力能参数进行了系统分析，得到了5个工艺参数对轧制力和轧制力矩的影响规律，并综合分析了各因素对轧制力能参数的影响主次。　　
本文的研究结果为实现等内径空心轴类零件的楔横轧精确成形以及优化模具设计和工艺参数的合理确定提供了理论依据和参考价值，并为实际生产提供了重要的理论指导。