基于锻坯的大型外凹形截面环件成形研究.PDFVIP

第51卷第6期 锻压装备与制造技术 2016年 12月 Vo1．51 No．6 CHINAMETALFORMING EQUIPMENT＆MANUF-ACTURINGTECHNOLOGY Deo．2O16 基于锻坯的大型外凹形截面环件成形研究 王志军，付建华，齐会萍 (太原科技大学 金属材料成形理论与技术山西省重点实验室，山西 太原 030024) 摘要：针对大型外凹槽型环件成形上的困难，根据异形截面的环锻件毛坯尺寸设计三大原则和方法，设计出合理的锻坯尺寸及形 状，进一步设计出比较合理的模具。并基于SIMUFACT软件建立了径轴向轧环机三维数值仿真模型，对大型异形环件一个生产周 期内的环件轧制过程进行 了数值模拟，揭示了环件热辗扩过程中等效应变场、温度场、辗扩力以及金属流动特性的规律。仿真计 算结果表明，采用计算机模拟环件的成形过程，可用于模具改造、锻坯设计以及轧制工艺的优化，建立起一种大型外凹槽截面环 件稳定轧制模型。 关键词：热辗扩；锻坯；数值模拟；环件；SIMUFACT 中图分类号：TG337 文献标识码：A DoI：10．16316／j．issn．1672—0121．2016．06．019 文章编号：1672—0121(2016)06—0075—05 环件轧制是连续局部成形新技术，许多轴承环、 的方法获得合理的生产工艺投入太大。直接利用矩 齿轮件、法兰件等各种无缝环形零件都能够利用环 形锻坯成形限制了坯料的优化，只能从高度与厚度 件轧制一次成形。国外已能够生产出截面相对复杂 比来优化轧制所用坯料。本文基于Simufact软件，对 的环件，但国内对于一些大型非矩形截面环件的生 某大型外凹槽型环件轧制，利用现有的理论设计出 产并不多见。非矩形截面环件轧制成形，既要求能通 矩形锻坯以及模具并对其进行优化，对一个生产周 过轧制获得一定的环件直径，又要求通过轧制获得 期内环件进行了虚拟生产。重点研究了外凹槽型环 一 定截面轮廓形状 ，而对于轮廓形状和环件直径均 件在轮廓截面的金属充满情况，从锻坯设计、针对孔 有要求的环件显然比只要求直径长大的环件轧制更 型模具设计、轧制工艺参数等方面解决轧制成形中 为困难ll_2l。非矩形截面环件轧制中经常出现截面轮 的各种不稳定问题5[-61。最终获得了一种大型外凹槽 廓形状不能成形，或是已经成形的截面轮廓形状在 型环件成形的锻坯尺寸、模具尺寸以及合理的工艺 轧制过程中又逐渐消失，还有环件截面轮廓的部分 参数，为生产作理论指导。 区域不能充满轧制孔型，环件在轧制过程中因截面 1辗扩矩形截面锻坯尺寸设计 轮廓的存在导致出现碟形翘曲等特有现象 。非矩 形截面环件成形规律比一般的矩形截面环件的轧制 本文以某公司提供的大型外凹槽环件为研究对 成形规律更为复杂，在整个非矩形环件轧制过程中 象，其尺寸规格如图 1所示。目前国外径轴向轧环机 控制环件稳定地轧制其技术也要求更高，需要在轧 最大轧制直径 lOm、高度4m，而国内径轴向轧环机 制中时刻监控并及时调整参数。 最大轧制直径 12m、高度 2m。因此可以利用国内的 可见，异形环件轧制研究较少，轧制时存在复杂 环件轧制技术生产该大型外凹型异形截面环件。 的径向和轴向的金属流动导致出现各种缺陷以及成 针对截面复杂的环件，可以将环件锻件分为三 形技术上的困难，而实际中又因尺寸较大 ，采用实验 个矩形截面的环件 ，近似认为在整个环件的辗扩 过程中，中间的外凹槽高度方向截面只参与径向方 向的变形 ，而环件上下两个外台阶既有轴向变形又 收稿 日期：2016—07—16