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楔橫軋

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創(chuàng)建者:Hubert.Wang 創(chuàng)建時(shí)間:2017-07-26
楔橫軋圖1

楔橫軋的實(shí)例教程

楔橫軋軋制是目前楔橫軋工藝較為先進(jìn)的一種精密加工工藝,是針對(duì)長(zhǎng)軸類零件開發(fā)出來(lái)的,其工作原理與楔橫軋軋制相近,在楔橫軋模具的作用下,軋件產(chǎn)生徑向壓縮變形和軸向延伸變形。在目前所有的成形工藝中具有顯著的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。 楔橫軋軋制變形過(guò)程屬于非線性大塑性三維成形問(wèn)題,變形過(guò)程中軋件所受到的三維應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)復(fù)雜,成形機(jī)理更為復(fù)雜。隨著數(shù)值模擬方法的不斷發(fā)展,數(shù)值模擬的精度不斷提高,復(fù)雜的塑性變形模擬結(jié)果越來(lái)越可靠,是目前研究楔橫軋軋制工藝過(guò)程的主流方法。借助數(shù)值模擬仿真分析方法,調(diào)整楔橫軋模具各的工藝參數(shù)以及排布位置的變化,獲得應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的變化規(guī)律,探索其變形、缺陷產(chǎn)生機(jī)理,為今后進(jìn)一步研究楔橫軋零件的精確成形及金屬流動(dòng)提供了理論參考依據(jù)。 建立有限元數(shù)值分析模型 整體軋制的楔橫軋有限元模型,如圖1 所示。該模型包括多軋輥、擋板及軋件等。假定軋輥是剛性體,軋件是塑性體,軋輥下壓軋件的方向?yàn)閅 向(徑向),垂直徑向的方向?yàn)閄 向(橫向),平行軋件中心軸的方向?yàn)閆 向(軸向)。由于軋件結(jié)構(gòu)對(duì)稱,取軋件的一半作為研究對(duì)象進(jìn)行有限元模擬。 圖1 楔橫軋有限元模型 楔橫軋模具設(shè)計(jì)有4 個(gè):隔斷、側(cè)主、內(nèi)側(cè)、外側(cè),各均由入段、平整段、展寬段和精整段組成,其在軋輥上的排列順序,如圖2 所示。 圖2 楔橫軋模具設(shè)計(jì)圖 模擬中選取的軋輥和軋件的各工藝參數(shù)為:工件直徑18mm,軋輥直徑500mm,成形角30°,展寬角13°,斷面收縮率47%。 模擬結(jié)果與分析 軋件的模擬成形過(guò)程 鋁合金連桿坯料呈啞鈴狀,形狀不對(duì)稱,各段桿的直徑不同,軋制時(shí)變形過(guò)程很復(fù)雜,是一個(gè)典型的多多道次軋制過(guò)程。多楔楔橫軋軋制鋁合金連桿的數(shù)值模擬成形過(guò)程,如圖3 所示。
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據(jù)2008年公開發(fā)表的研究成果顯示,德國(guó)科研人員率先將楔橫軋工藝加入到了葉片預(yù)制坯制備過(guò)程中。圖2 是基于楔橫軋工藝優(yōu)化后的航空發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦合金葉片鍛件制備工藝,楔橫軋工序代替了原先的擠壓工序和鐓粗工序。 圖2 優(yōu)化后的航空發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦合金葉片制備工藝 楔橫軋技術(shù)作為傳統(tǒng)的階梯軸制備技術(shù),將其應(yīng)用到同樣具有階梯狀的異形變截面葉片預(yù)制坯的制備,從工藝可行性和設(shè)備、工藝成本上優(yōu)勢(shì)非常明顯。第一,通過(guò)楔橫軋,原材料棒材改變了原先的幾何形狀,中間細(xì),兩頭粗,即葉片鍛件的榫頭、葉尖和葉身實(shí)現(xiàn)了預(yù)成形,因此,楔橫軋工藝可以達(dá)到葉片預(yù)制坯異形的要求及效果;第二,借助楔橫軋工藝,葉片棒料沿軸向的截面積不再是一致不變的,原始材料棒材經(jīng)過(guò)軋制后,呈現(xiàn)階梯狀分布,即類“階梯軸”形,可見,楔橫軋工藝也可以實(shí)現(xiàn)葉片預(yù)制坯變截面的要求;第三,楔橫軋工藝在一道工序內(nèi)可以同時(shí)完成兩件甚至更多鈦合金葉片的預(yù)制坯制備工作,提高了生產(chǎn)效率,降低了制備工藝成本;第四,楔橫軋工藝所用設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,重點(diǎn)在于軋輥輥型的設(shè)計(jì),以相同軋制力(工作載荷)計(jì)算,相比于平鍛機(jī),楔橫軋設(shè)備成本可以降低70 ~80%;第五,通過(guò)工序的簡(jiǎn)化,擠壓+鐓粗工藝帶來(lái)的坯料反復(fù)加熱、校正和潤(rùn)滑的問(wèn)題也不存在了,提高了工藝的穩(wěn)定性,降低了預(yù)制坯的尺寸余量,提高了材料的利用率。 成形工藝驗(yàn)證 通過(guò)上述分析,利用TC6 鈦合金材料對(duì)成形工藝進(jìn)行了工藝驗(yàn)證,制備出了鈦合金葉片坯料及鍛件,如圖3 所示,鍛件表面完整性、組織及性能滿足技術(shù)要求。 圖3 鈦合金葉片坯料及鍛件 成形工藝分析 采用楔橫軋工藝實(shí)現(xiàn)鈦合金葉片小余量制坯,以替代傳統(tǒng)制坯工藝,通過(guò)鈦合金葉片異形變截面預(yù)制坯與模鍛的匹配精密成形,達(dá)到鈦合金葉片的低成本制造目的。
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求:楔橫軋:模具與軋件接觸面的數(shù)學(xué)模型 楔橫軋軋制力矩仿真
自動(dòng)化,信息化的實(shí)施,對(duì)鍛造車間的現(xiàn)場(chǎng)管理起到很大的幫助,本期 《鍛造與沖壓》雜志記者有幸采訪到一家通過(guò)信息整合,網(wǎng)絡(luò)連通,快速響應(yīng)客戶需求,專業(yè)從事楔橫軋機(jī)、輥鍛機(jī)研發(fā)和生產(chǎn)的設(shè)備企業(yè),山東宏杰自動(dòng)化設(shè)備有限公司(以下簡(jiǎn)稱“宏杰自動(dòng)化”),董事長(zhǎng)李永坤先生為我們講述了他對(duì)行業(yè)面臨困境,如何研發(fā)創(chuàng)新鍛壓設(shè)備,信息化管理,企業(yè)未來(lái)發(fā)展的思路。 宏杰自動(dòng)化現(xiàn)占地總面積30000 平方米,其中廠房占地面積10000 平方米,是專業(yè)生產(chǎn)楔橫軋機(jī)、輥鍛機(jī)等高效自動(dòng)化鍛造設(shè)備的高新技術(shù)企業(yè),下設(shè)楔橫軋機(jī)生產(chǎn)部、輥鍛機(jī)生產(chǎn)部 。 立足于產(chǎn)品的研發(fā)及技術(shù)創(chuàng)新,同時(shí)與國(guó)內(nèi)知名的鍛壓設(shè)備研究設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)及高等院校建立了長(zhǎng)期的技術(shù)合作關(guān)系,秉承“實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制準(zhǔn)確、自動(dòng)化程度高、高效節(jié)能、操作簡(jiǎn)單”為設(shè)計(jì)、生產(chǎn)理念,經(jīng)過(guò)不斷研發(fā),所生產(chǎn)的楔橫軋機(jī)、輥鍛機(jī)技術(shù)實(shí)力已達(dá)到國(guó)內(nèi)同行前列,產(chǎn)品暢銷全國(guó)各地,服務(wù)于上海汽車、江鈴汽車、山東溫嶺精鍛、中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)、河南電建、河北巨力、河北中泊、浙江萬(wàn)里揚(yáng)、株洲齒輪、江陰宇博、青州建富齒輪等國(guó)內(nèi)大型企業(yè)。 與楔橫軋機(jī)結(jié)緣 “我們最早是做鋸床產(chǎn)品的,當(dāng)時(shí)看到客戶用的傳統(tǒng)鍛造設(shè)備,有污染環(huán)境、耗費(fèi)材料、費(fèi)人工和產(chǎn)品合格率低等很多弊端,于是有了研制新的鍛壓設(shè)備的構(gòu)想。2005 年我們開始研發(fā)楔橫軋機(jī),通過(guò)不斷的研發(fā)改進(jìn),2008 年第一臺(tái)楔橫軋機(jī)D46-630 研制生產(chǎn)成功,并首先在萊蕪匯鋒軸齒投入使用,由于匯鋒在使用過(guò)程中效率高、無(wú)飛邊,使用效果好,得到他們的好評(píng),隨后在萊蕪金辰、萊蕪金宇、萊蕪泰金斯、萊蕪麒麟、山東九鑫等眾多廠家投入使用,這樣楔橫軋機(jī)在軸類生產(chǎn)中得到大力推廣。之后陸續(xù)研制出了楔橫軋機(jī)D46-800/1000/1200 系列。
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 12.1 模擬工藝參數(shù)介紹  12.2 楔橫軋模擬前處理  12.3 楔橫軋模擬后處理 第13章 初模擬  13.1 引言   13.2 初向?qū)? 13.3 提交主文件、運(yùn)行模擬  13.4 初模擬后處理
楔橫軋圖2

楔橫軋的最新內(nèi)容

圖:Simufact Forming熱沖切(左)與實(shí)際沖切(右)結(jié)果對(duì)比 通過(guò)多次Simufact Forming的仿真測(cè)試,進(jìn)行了多種大膽設(shè)計(jì)的改進(jìn),仿真驗(yàn)證沒(méi)有材料流動(dòng)、折疊等制造缺陷后,最終確定了成形工藝方案:工件初始尺寸調(diào)小、楔橫軋預(yù)制坯的楔形做了較大的調(diào)整、錘鍛次數(shù)為4次錘鍛。通過(guò)這樣調(diào)整,即保證了成形過(guò)程的材料流動(dòng),又保證了最后沖裁掉的廢料較少,節(jié)省材料達(dá)8%。
金屬回轉(zhuǎn)加工成形分為金屬坯回轉(zhuǎn)、工具回轉(zhuǎn)或兩者都回轉(zhuǎn)三種形式,在旋轉(zhuǎn)中使金屬坯料變形的塑性加工方法,包括縱軋、斜軋、擺輾、輾環(huán)、楔橫軋、輥彎(或彎卷)、輥鍛和旋壓等。成形環(huán)件內(nèi)徑Φ500mm以上的為大型環(huán)件;擠壓管件內(nèi)徑Φ300mm以上壁厚30mm以上的為大口徑厚壁無(wú)縫管件。
3.7 新增裂紋預(yù)測(cè)本構(gòu)算法模型 V13+版本以及將裂紋算法模型增加至20種以上,包括Johnson-Cook、Mohr-Coulomb、Hosford-Coulomb等裂紋模型,可用于切削加工工藝、楔橫軋內(nèi)部裂紋產(chǎn)生等過(guò)程。
特種鍛造:包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態(tài)模鍛等鍛造方式,這些方式都比較適用于生產(chǎn)某些特殊形狀的零件。例如,輥鍛可以作為有效的預(yù)成形工藝,大幅降低后續(xù)的成形壓力;楔橫軋可以生產(chǎn)鋼球、傳動(dòng)軸等零件;徑向鍛造則可以生產(chǎn)大型的炮筒、臺(tái)階軸等鍛件。 按照鍛造溫度,可以將鍛造技術(shù)分為熱鍛、溫鍛和冷鍛。
鍛錘未來(lái)趨勢(shì) 由于振動(dòng)、噪聲及難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等缺點(diǎn),一般大批量中小零件的鍛造已逐漸被其他設(shè)備及工藝所取代,如楔橫軋、輥鍛、旋壓設(shè)備、打擊力內(nèi)部平衡的熱模鍛壓力機(jī)與螺旋壓力機(jī)、成形速度可控制的液壓機(jī)。除非工藝需要,否則傳統(tǒng)意義上鍛錘的生產(chǎn)與應(yīng)用已經(jīng)不符合當(dāng)代工業(yè)化大生產(chǎn)趨勢(shì)與要求。
特種鍛造:包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態(tài)模鍛等鍛造方式,這些方式都比較適用于生產(chǎn)某些特殊形狀的零件。 工藝流程:鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→沖孔→矯正→中間檢驗(yàn)→鍛件熱處理→清理→矯正→檢查 技術(shù)特點(diǎn): 1、鍛件質(zhì)量比鑄件高能承受大的沖擊力作用,塑性、韌性和其他方面的力學(xué)性能也都比鑄件高甚至比軋件高。 2、節(jié)約原材料,還能縮短加工工時(shí)。 3、生產(chǎn)效率高例。
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求:楔橫軋:模具與軋件接觸面的數(shù)學(xué)模型 楔橫軋軋制力矩仿真
鍛造技術(shù) 以熱模鍛壓力機(jī)、電液錘為主機(jī)的自動(dòng)線是鍛造曲軸生產(chǎn)的發(fā)曲軸展方向,這些生產(chǎn)線將普遍采用精密剪切下料、輥鍛(楔橫軋)制坯、中頻感應(yīng)加熱、精整液壓機(jī)精壓等先進(jìn)工藝,同時(shí)配有機(jī)械手、輸送帶、帶回轉(zhuǎn)臺(tái)的換模裝置等輔機(jī),形成柔性制造系統(tǒng)(FMS)。通過(guò)FMS可自動(dòng)更換工件和模具以及自動(dòng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié),在工作過(guò)程中不斷測(cè)量。
特種鍛造:包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態(tài)模鍛等鍛造方式,這些方式都比較適用于生產(chǎn)某些特殊形狀的零件。 工藝流程:鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→沖孔→矯正→中間檢驗(yàn)→鍛件熱處理→清理→矯正→檢查 技術(shù)特點(diǎn): 1、鍛件質(zhì)量比鑄件高能承受大的沖擊力作用,塑性、韌性和其他方面的力學(xué)性能也都比鑄件高甚至比軋件高。