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花键管增量式两轮冷滚轧工艺及数值模拟

王君丽

   空心花键管作为传递力和扭矩的关键零件,常应用于定心精度要求高、传递转矩大或经常滑移的联接,在汽车以及各种车辆和装备制造业中应用非常广泛。冷滚轧精密成形属于少无切削加工工艺的一种,由于这种工艺不破坏零件表面纤维,因而具有齿面金属纤维连续性好、齿面强度高、耐磨性好、成形效率高和节约材料等优点。花键管冷滚轧精密成形过程不同于花键轴类零件,其坯料金属变形量大,成形过程较为复杂。因此生产工艺不同于传统花键的生产工艺,国内目前几乎还没有企业涉足。通过对轧制工艺方法发展趋势的分析,可以知道,对花键冷滚轧过程进行有限元分析,精确描述轧件金属流动规律、应力场、应变场和轧制力等,并在此基础之上对金属成形机理进行研究是十分必要的。 本文以增量式冷滚轧为研究对象,以空心花键管为研究对象的载体,分析研究了采用冷滚轧工艺成形空心花键管的可行性。结合实际情况,在理论分析的基础上进行模具设计、干涉检验和初步确定滚轧工艺条件参数,通过理论分析和仿真模拟,反复修正优化滚轧参数,使模拟结果的各项指标逐步趋于合理化,以求以较低成本和相对简单的设备和技术条件来实现非回转体的成形,提高滚轧成形件的质量和精度。 通过模拟仿真花键管冷滚轧过程,分析其坯料金属流动规律、应力应变场以及轧制力等,结果表明在参数条件为:坯料尺寸φ60×3.5mm、压下量:50%/30%/20%、摩擦系数0.12和滚轮转速36/rpm时成形性最好,金属塑性流动对称均匀,等效应力应变值也较小,轧制力较为合理。在模拟分析中,本文对于仍然存在的问题如工件打滑现象、工件尺寸长大和成形边界不够清晰等做出了分析研究,并提出了相应的解决方案。 最后,通过对现有试验设备Z28-80型滚丝机的改装,在其上进行试验,通过物理试验验证理论分析和模拟仿真所得优化滚轧参数的正确性和可靠性。……   
[关键词]:花键管;冷滚轧;非回转体;有限元
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:武汉理工大学2009年