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扭轉(zhuǎn)鐓粗影響因素[ 04-18 09:05 ]

影響鍛件扭轉(zhuǎn)鐓粗的因素本文主要考慮高徑比、摩擦因子、下壓速度、扭轉(zhuǎn)角度這四項(xiàng)。高徑比是鍛件形狀的主要考慮因素，它直接影響變形所需的載荷。摩擦因子對(duì)于扭轉(zhuǎn)鐓粗是非常重要的因素，扭轉(zhuǎn)鐓粗對(duì)比傳統(tǒng)平砧鐓粗其主要增加的就是徑向的剪切應(yīng)力，而鍛件與模具之間的摩擦又是最直接影響剪切應(yīng)力大小的因素，不同的摩擦條件會(huì)影響鍛件變形的均勻性。對(duì)于鍛壓工藝來(lái)說(shuō)，下壓速度是一項(xiàng)必須考慮的因素，其不僅對(duì)下壓載荷有所影響，而且對(duì)鍛件的形狀有影響例如鼓形等。扭轉(zhuǎn)角度對(duì)于扭轉(zhuǎn)鐓粗工藝來(lái)說(shuō)也是很重要的影響因素，角度過(guò)小剪切應(yīng)力不能起到對(duì)鍛件的作用，

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原理[ 04-18 08:05 ]

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是利用正交表來(lái)安排并分析多因素試驗(yàn)的一種高效設(shè)計(jì)方法。正交試驗(yàn)是在多試驗(yàn)因素的全部水平組合中，挑選出最為有代表性的水平組合進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)這些挑選出的試驗(yàn)分析其試驗(yàn)結(jié)果從而了解全面試驗(yàn)的情況，進(jìn)而找出最優(yōu)的水平組合。利用少量的試驗(yàn)組合完成大量試驗(yàn)組合工作，從而大大減少試驗(yàn)的次數(shù)與規(guī)模。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)需要注意的幾個(gè)參數(shù)： （1）指標(biāo)：就是試驗(yàn)要考核的效果。在正交試驗(yàn)當(dāng)中，常用 X、Y、Z 來(lái)表示主要設(shè)計(jì)可測(cè)量的定量指標(biāo)。   （2）因素：就是對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)可能會(huì)產(chǎn)生影響的原因或要素。

不同扭轉(zhuǎn)角度對(duì)扭轉(zhuǎn)鐓粗的影響[ 04-17 10:05 ]

由于扭轉(zhuǎn)鐓粗成形工藝不同于傳統(tǒng)的平砧鐓粗，不同的扭轉(zhuǎn)角度會(huì)直接影響工件的變形程度，因此對(duì)扭轉(zhuǎn)角度應(yīng)該做必要的研究分析。鋼錠初始溫度為 1200℃，直徑為 200mm，高為 150mm，高徑比為 0.75，下壓速度為 10mm/s，下壓量均為 40%，摩擦因子為 0.45。不同扭轉(zhuǎn)角度對(duì) 30Cr2Ni4MoV 鋼錠扭轉(zhuǎn)鐓粗的影響分析如下：從表 3-7 可以看出，扭轉(zhuǎn)角度從 15°增加到 45°最大等效應(yīng)變值是一個(gè)減小的過(guò)程，而扭轉(zhuǎn)角度在 45°以后，隨著角度的增加最大應(yīng)變值也在逐漸增大，整個(gè)

不同下壓速度對(duì)扭轉(zhuǎn)鐓粗的影響[ 04-17 09:05 ]

由于鍛壓時(shí)，鐓粗是最主要的工序，那么下壓速度的不同勢(shì)必對(duì)工件成形有所影響。在鋼錠初始溫度為 1200℃，直徑為 200mm，高為 200mm，高徑比為 1，下壓量均為 40%，摩擦因子為 0.5，扭轉(zhuǎn)角度為 60°的條件下，分析討論不同下壓速度對(duì)30Cr2Ni4MoV 鋼錠扭轉(zhuǎn)鐓粗的影響。從圖 3.19 中，我們可以看出：當(dāng)最大應(yīng)變值相同時(shí)，下壓速度相對(duì)較小的心部面積較大，然而整體三種下壓速度對(duì)應(yīng)變的影響差別不明顯。但是下壓速度較小時(shí)，最大有效應(yīng)變值相對(duì)較小。 然而通過(guò)圖 3.20 與圖 3.21

不同摩擦因子對(duì)扭轉(zhuǎn)鐓粗的影響[ 04-17 08:05 ]

在傳統(tǒng)的平砧鐓粗工藝中，工件跟模具之間的摩擦往往會(huì)導(dǎo)致工件成形后產(chǎn)生鼓形，并且工件內(nèi)部的應(yīng)力分布也會(huì)變的不均勻。但是在本文介紹的扭轉(zhuǎn)鐓粗工藝中，由于存在剪切應(yīng)力，所以摩擦條件是十分重要的影響因素，對(duì)整個(gè)成形過(guò)程起著有益的作用，因此對(duì)于摩擦因子的研究十分必要[34]。鋼錠初始溫度為 1200℃，直徑為200mm，高為 150mm，高徑比為 0.75，下壓速度為 10mm/s，下壓量均為 40%，扭轉(zhuǎn)角度為 60°。不同摩擦因子對(duì) 30Cr2Ni4MoV 鋼錠扭轉(zhuǎn)鐓粗的影響分析如下：從圖 3.13 不同摩擦因子

不同高徑比對(duì)扭轉(zhuǎn)鐓粗的影響[ 04-16 10:05 ]

鋼錠初始溫度為 1200℃，直徑為 200mm，下壓速度為 10mm/s，下壓量均為 40%，摩擦因子為 0.45，扭轉(zhuǎn)角度為 60°。不同高徑比對(duì) 30Cr2Ni4MoV 鋼錠扭轉(zhuǎn)鐓粗的影響分析如下：分析三幅不同高徑比的等效應(yīng)變圖 3.10，我們可以看出，高徑比越小，最大與最小等效應(yīng)變的差值越小，變形相對(duì)更加均勻一些。但是隨著高徑比的增大，等效應(yīng)變的最大值也增大。通過(guò)圖 3.11 下壓載荷行程曲線圖我們可以看出，不同的高徑比其下壓載荷的差值比較大。同一試件，越往下壓則載荷越大，因此很明顯試件越低，所需的下

扭轉(zhuǎn)鐓粗工藝與傳統(tǒng)平砧鐓粗工藝的對(duì)比[ 04-16 09:05 ]

有限元模型及模擬條件設(shè)置：如圖 3.8，坯料為 30Cr2Ni4Mo V 鋼錠，高度 H 為100mm，直徑 D 為 200mm，高徑比為 0.5，初始溫度為 1200℃，網(wǎng)格劃分為 20000 個(gè)。上下模具材料選為剛性材料。上模下壓速度為 5mm/s，下壓量為 40%，下模繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)，平砧鐓粗角速度為 0，扭轉(zhuǎn)鐓粗選擇角速度為 0.1rad/s，摩擦系數(shù)選取 0.3。各參數(shù)對(duì)比如表 3-5 所示，其中平均等效應(yīng)變計(jì)算為：在鋼錠中心橫截面沿軸線方向取 5個(gè)節(jié)點(diǎn)，再沿徑向方向取 4 個(gè)點(diǎn)，并測(cè)量各個(gè)節(jié)點(diǎn)的等效應(yīng)變

低壓轉(zhuǎn)子鋼扭轉(zhuǎn)鐓粗模型的工藝參數(shù)設(shè)置[ 04-16 08:05 ]

數(shù)值模擬計(jì)算應(yīng)當(dāng)考慮實(shí)際生產(chǎn)或者實(shí)驗(yàn)的設(shè)備條件，因此工藝參數(shù)的設(shè)定因盡量符合實(shí)際加工過(guò)程。在后續(xù)研究當(dāng)中，本文扭轉(zhuǎn)鐓粗裝置的設(shè)計(jì)是上模做垂直的軸向運(yùn)動(dòng)，下模做扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此通過(guò)設(shè)定不同的坯料高徑比、模具與坯料間的摩擦因子、上模下壓速度以及下模扭轉(zhuǎn)角度四個(gè)工藝參數(shù)，來(lái)研究低壓轉(zhuǎn)子鋼 30Cr2Ni4Mo V的扭轉(zhuǎn)成形工藝。各項(xiàng)工藝參數(shù)的設(shè)定具體如下表。 而對(duì)于溫度這一工藝參數(shù)的選擇，通過(guò)分析三幅流動(dòng)應(yīng)力曲線圖，我們可以看出，當(dāng)應(yīng)變速率=11s?時(shí)，溫度必須達(dá)到 1200℃動(dòng)態(tài)再結(jié)晶才會(huì)發(fā)生并且才會(huì)呈現(xiàn)穩(wěn)態(tài)；

低壓轉(zhuǎn)子鋼扭轉(zhuǎn)鐓粗材料模型的建立[ 04-15 10:05 ]

在模擬實(shí)驗(yàn)當(dāng)中本文主要選取的是大型低壓轉(zhuǎn)子鋼 30Cr2Ni4MoV，相當(dāng)于國(guó)外規(guī)定的 3.5%NiCrMoV 鋼。我國(guó)目前的一大重點(diǎn)急需突破項(xiàng)目就是具備百萬(wàn)千瓦級(jí)核電低壓轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)跟制造，這就需要通過(guò)研究新的工藝和技術(shù)來(lái)細(xì)化和均勻化內(nèi)部晶粒來(lái)提高低壓轉(zhuǎn)子鋼的材料性能跟機(jī)械性能。 由于 DEFORM 自帶的材料模型里沒(méi)有 30Cr2Ni4MoV，則需要構(gòu)建材料模型。通過(guò)熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī) Gleeble1500，來(lái)繪制出 30Cr2Ni4MoV 鋼的高溫流動(dòng)應(yīng)力曲線。  通過(guò)把圖 3.5-3.7 的數(shù)

低壓轉(zhuǎn)子鋼扭轉(zhuǎn)鐓粗模型的單元格劃分[ 04-15 09:05 ]

在 DEFORM-3D 中，軟件為了考慮到重新劃分網(wǎng)格時(shí)方便與快捷，自身的網(wǎng)格剖分程序只能劃分四面體單元格。但是如果想要提高網(wǎng)格計(jì)算的精度，DEFORM-3D 也可以接收外部程序生成的六面體網(wǎng)格。由于本文中的模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ托螤钶^為簡(jiǎn)單，因此選擇方便快捷面體網(wǎng)格較為合適。網(wǎng)格劃分可以控制網(wǎng)格的密度，從而減少網(wǎng)格的數(shù)量，避免由于變形劇烈而使局部產(chǎn)生嚴(yán)重的網(wǎng)格畸變。根據(jù)坯料的尺寸及形狀來(lái)選擇合理的網(wǎng)格劃分?jǐn)?shù)量，本文中坯料的網(wǎng)格數(shù)選擇在 1 萬(wàn)到 2 萬(wàn)之間。坯料模型網(wǎng)格劃分樣式如圖 3.3 所示，整個(gè)有限元模型如圖 3.4

低壓轉(zhuǎn)子鋼扭轉(zhuǎn)鐓粗模型各部分的生成[ 04-15 08:05 ]

本模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭饕缮夏?、下模及坯料三部分?gòu)成。模擬實(shí)驗(yàn)當(dāng)中構(gòu)建了三種不同高徑比的圓柱型坯料，而其中直徑大小是一定得，因此上下模的建立只需要一次就可以了，并且由于坯料是圓柱形狀所以上下模尺寸相同即可。三部分的具體尺寸如下各圖：

摩擦邊界條件的選擇[ 04-14 10:05 ]

摩擦是金屬塑性成形當(dāng)中最為重要的問(wèn)題，選擇合理的、正確的摩擦邊界條件可以使得有限元計(jì)算的結(jié)果更加準(zhǔn)確。（1）庫(kù)倫摩擦模型假設(shè)摩擦因數(shù)為一常數(shù)，摩擦力與摩擦表面上受到的正壓力成正比，即式中：p 為正壓力。此公式適用于工件與模具接觸時(shí)滑動(dòng)速度相對(duì)較慢的剛性區(qū)部分，所求出的摩擦應(yīng)力不大于剪切屈服極限。使用庫(kù)倫摩擦模型的時(shí)候，可以先假設(shè)一種摩擦力的分布模式，然后計(jì)算出相應(yīng)的正壓力，并通過(guò)計(jì)算得出的正壓力得出新的摩擦力分布。反復(fù)迭代以上過(guò)程，直至前后兩次迭代得出的摩擦力分布基本一致。（2）剪切摩擦模型 假設(shè)摩擦表面

初始速度場(chǎng)的生成[ 04-14 09:05 ]

求解非線性方程組時(shí)選用迭代方法，那么迭代的起始點(diǎn)就需要選擇一個(gè)初始速度場(chǎng)，并利用這個(gè)起始點(diǎn)反復(fù)進(jìn)行迭代運(yùn)算直到收斂于真實(shí)解。對(duì)于初始速度場(chǎng)的選擇無(wú)需非常精確，然而必須滿足邊界條件，同時(shí)大致反映出材料變形過(guò)程當(dāng)中的流動(dòng)規(guī)律。初始速度場(chǎng)的選擇會(huì)直接影響收斂速度的快慢，所以初始速度場(chǎng)要盡量選擇接近實(shí)際速度場(chǎng)，否則不僅難以收斂，更可能會(huì)發(fā)散。比較常用的初始速度場(chǎng)的產(chǎn)生方法有以下幾種。（1）工程近似法對(duì)于坯料形狀和邊界條件較為簡(jiǎn)單的時(shí)候，有限元計(jì)算的初始速度場(chǎng)可以使用能量法、上限法等工程計(jì)算方法求出的近似速度場(chǎng)。（2）網(wǎng)格細(xì)

有限元法分析求解問(wèn)題的步驟[ 04-14 08:05 ]

有限元法實(shí)質(zhì)是在物理模型上進(jìn)行近似數(shù)值計(jì)算的一種方法，所求得的解是數(shù)值解。實(shí)踐證明如果處理得當(dāng)，利用有限元法分析工程問(wèn)題，所求得的解精度較高。采用有限元法時(shí)，應(yīng)先將連續(xù)體劃分為若干個(gè)有限大小的單元，即“有限元”，根據(jù)所選模型的不同，這些單元的形狀也不相同，面元可以是：三角形，四邊形或矩形。各個(gè)單元排列方式和大小都沒(méi)有嚴(yán)格的要求，每一單元通過(guò)的節(jié)點(diǎn)與周圍其他單元相連接。有限元法解題步驟如圖 2.1 所示：第一步：結(jié)構(gòu)的離散化，即“化整為零”。將連續(xù)體離散化是有限元法的基

有限元法的主要優(yōu)點(diǎn)[ 04-13 10:05 ]

有限元法是現(xiàn)在工程領(lǐng)域里應(yīng)用最為廣泛的一種數(shù)值計(jì)算方法之一，它能發(fā)展成為現(xiàn)代工業(yè)與工程技術(shù)領(lǐng)域重要的組成部分，除了由于現(xiàn)在工業(yè)化技術(shù)發(fā)展需要的大環(huán)境外，其自身就具有諸多的優(yōu)點(diǎn)： （1）物理概念淺顯清晰，易于掌握。有限元法不僅可以通過(guò)非常直觀的物理解釋來(lái)被掌握，而且可以通過(guò)數(shù)學(xué)理論嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治稣莆辗椒ǖ谋举|(zhì)。 （2）描述簡(jiǎn)單，利于推廣。有限元法由于采用了矩陣的表達(dá)形式，從而可以非常簡(jiǎn)單的描述問(wèn)題，使求解問(wèn)題的方法規(guī)范化，便于編制計(jì)算機(jī)程序，并且充分利用了計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算和大量存儲(chǔ)功能。 （

扭轉(zhuǎn)鐓粗塑性有限元法的分類[ 04-13 09:05 ]

金屬塑性成形根據(jù)變形特征可以分為兩類：體積成形和板料成形工藝。金屬材料在鍛造、軋制、擠壓等體積成形時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的塑性變形，而彈性變形由于相對(duì)較少，因此可忽略。然而對(duì)于如冷沖壓、冷軋等板料成形金屬材料雖然變形也較大，但是彈性變形已經(jīng)達(dá)到了不能忽略的比例，所以彈性變形與塑性變形需要同時(shí)考慮?；谝陨蟽煞N情況，在建立材料模型時(shí)就分為了剛塑性材料模型和彈塑性材料模型。剛塑性有限元法采用 Levy-Mises 率方程和 Mises 屈服準(zhǔn)則求解未知量為節(jié)點(diǎn)速度，在忽略彈性變形后，由經(jīng)驗(yàn)表明對(duì)熱變形過(guò)程中的精度影響并不大。通過(guò)

有限元法隨商品軟件出現(xiàn)的發(fā)展[ 04-13 08:05 ]

模擬理論及其技術(shù)的日益成熟，為有限元模擬軟件的商品化創(chuàng)造了有利的條件，有限元軟件開(kāi)始不僅僅應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)室，已經(jīng)開(kāi)始面向企業(yè)，用于開(kāi)發(fā)實(shí)際的產(chǎn)品和質(zhì)量控制中。其中運(yùn)用比較廣泛的是美國(guó)的 DEFORM 和法國(guó)的 FORGE，它們不僅有較強(qiáng)的塑性問(wèn)題分析能力，而且具有了良好的前后處理功能和友好的用戶界面，這些特點(diǎn)都是基于 CAD 技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。隨著模擬技術(shù)與軟件的逐步提高，塑性有限元法在金屬成形中得到了更加深入的應(yīng)用與發(fā)展，幾乎所有的成形工藝問(wèn)題都可以被分析，并且分析對(duì)象的復(fù)雜程度也不斷增加，求解的問(wèn)題也由二維擴(kuò)展到三

塑性有限元法的基本原理及發(fā)展歷程與趨勢(shì)[ 04-12 10:05 ]

有限元法是隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)及其相關(guān)軟件技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的一種現(xiàn)在數(shù)值計(jì)算方法。它在金屬塑性加工領(lǐng)域的出現(xiàn)開(kāi)始于上世紀(jì) 70 年代。近 40 年的發(fā)展使得有限元法成為方法種類較為齊全、軟件功能豐富、工程應(yīng)用廣泛，其中剛塑性有限元法的應(yīng)用與發(fā)展尤為顯著。 金屬塑性加工是金屬加工的一種重要工藝方法，它不僅生產(chǎn)效率高、原材料消耗少，而且可以有效地改善金屬材料的力學(xué)性能和組織。而且塑性加工作為制造業(yè)的一個(gè)重要分支，廣泛地應(yīng)用于制造業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界四分之三的鋼材需要經(jīng)過(guò)塑性加工，在發(fā)展迅猛的汽車業(yè) 60%

扭轉(zhuǎn)鐓粗的主要研究?jī)?nèi)容和意義[ 04-12 09:05 ]

扭轉(zhuǎn)鐓粗工藝還并未像形砧工藝那樣被實(shí)際應(yīng)用于生產(chǎn)當(dāng)中。其工藝參數(shù)與傳統(tǒng)鐓粗工藝對(duì)比較為復(fù)雜，所以還需要進(jìn)一步對(duì)扭轉(zhuǎn)鐓粗影響因素進(jìn)行細(xì)致、深入的研究，并設(shè)計(jì)更為好的扭轉(zhuǎn)鐓粗裝置來(lái)通過(guò)實(shí)驗(yàn)為實(shí)際生產(chǎn)提供依據(jù)。 本文主要研究的內(nèi)容如下： （1）通過(guò) DEFORM-3D 模擬軟件對(duì) 30Cr2Ni4Mo V 低壓轉(zhuǎn)子鋼進(jìn)行數(shù)值模擬，通過(guò)設(shè)定不同的高徑比、摩擦因子、下壓速度、扭轉(zhuǎn)角度等工藝參數(shù)，分析其所需變形力及應(yīng)變分布情況，來(lái)優(yōu)化扭轉(zhuǎn)鐓粗實(shí)驗(yàn)的工藝參數(shù)。 （2）建立四因素三水平的正交表，通過(guò)

扭轉(zhuǎn)鐓粗裝置的研究[ 04-12 08:05 ]

一項(xiàng)新的理論、新的工藝的提出，都是為了將來(lái)能使其運(yùn)用到實(shí)際或者科研實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。而設(shè)備就是將理論用于現(xiàn)實(shí)的橋梁。扭轉(zhuǎn)鐓粗工藝自提出到現(xiàn)在，有諸多學(xué)者和科研單位致力于扭轉(zhuǎn)鐓粗裝置的研發(fā)。根據(jù)不同的扭轉(zhuǎn)方式，設(shè)計(jì)扭轉(zhuǎn)鐓粗裝置主要有兩類裝置如圖 1.3。第一類裝置是上壓頭在鐓粗的同時(shí)做扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，扭矩和下壓載荷都是上壓頭提供。第二類裝置是上壓頭只提供軸向下壓載荷，而下砧處為一扭轉(zhuǎn)工作臺(tái)，提供扭矩。第二類裝置的好處是可以軸向下壓載荷與扭矩可以分別控制，有利于工藝參數(shù)的調(diào)整。扭轉(zhuǎn)鐓粗裝置最早是二十世紀(jì)五十年代前蘇聯(lián)的專家通過(guò)改造了