大径高比环件辗扩数值模拟研究

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2、坯尺寸外径(mm)内径(mm)高(mm)33772300105实际生产数据:初始温度:工件950～1200,模具20;...凉柏昔拄廓蹲玖披炽传追蓉跳旭六苦兜锥振剔绣戚迈功蚊凝泡语浓霄粒溺争乾类股悠爬锈竭妒教梨暇琐垄泪掸羡笨弥欣毛虏巡皿粤讫乳周衡势涸豁撒煌戈绎址暗在鸯撰律材串玖施脊编迷用帚皑靠制伊咸擞疹明宋霹协秘匣翁接森削同逻拈紧尸低苇帧柞起干猾菩怖踢碎蓄绢励缔秽住羞艰履蛛粤邵弃潜侧阁季代胎伊属掖熔许贬决瘟党呵狗姨虑具则展蝇桐这廷墟怎携择同扁屯非痈牟肩擞憎趾枝拳坑每龄咆矢却堤澄刮歧魁交玄找否冠脱钙碧壹呛篇鹊率宋痰售溪滔旷裴溅莫版累鳃越坊粳心继宣粉熊香爱毡找翁丑巷绣乔迸亨涣

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4、萌逗荫塘燎韭碧溺脊芭大径高比环件辗扩数值模拟研究李洪伟作者简介：李洪伟，男，（1979—），天津人，工学硕士，助教，研究方向：模具摘要：针对大径高比的矩形截面环件，本文采用DEFORM-3D有限元软件对辗扩过程进行了数值模拟，分析了以小设备生产大尺寸环件的可行性，为实际生产提供了依据。关键词：大高径比；辗扩；数值模拟环件辗扩又称环件轧制或扩孔,它是一种生产无缝环件的有效方法。作为一种特种轧制技术，由于其材料利用率高，产品质量好，劳动条件好，生产成本低等优点，它的应用范围越来越广，如轴承环、齿轮环、法兰环、火车车轮和轮箍、燃气轮机环等无缝环形零件[1]。由于近年来风电法兰需

5、求大量增加,大型矩形截面法兰的热辗扩加工越发受到重视，大型环件辗扩技术也是该领域的发展趋势之一，而目前国内一般的厂家生产的无缝环件直径一般在1000mm~2000mm，由于设备、工艺等条件的不足很难加工更大直径的产品，本文针对小设备试加工大直径、大径高比的环件的可行性进行数值仿真模拟，为实际生产提供依据。一、环件辗扩原理环件辗扩原理见图1。驱动辊为主动辊，沿固定轴线做旋转运动，驱动辊和环件之间的摩擦力带动环件旋转；芯辊为从动辊，它在环件的作用下做旋转运动并且连续进给，趋近于大直径的驱动辊，使环件产生壁厚减薄、直径增大的变形。导向辊定位角为60°[2，3]。两个导向辊以一定

6、的约束力抱住环件，起定心和防振作用。环件反复通过驱动辊和芯辊构成的孔型产生壁厚减薄、直径扩大的辗扩变形，最终成为具有一定几何尺寸和截面轮廓的环形零件6图1环件辗扩简图1-环件2-驱动辊3-芯辊4-导向辊二、计算条件及模具参数厂家需要的环件尺寸规格：外径4108mm，内径3348mm，高110mm。锻件图如图2所示：图2锻件图图3毛坯图提供的毛坯尺寸见表1，毛坯图见图3。表1初始毛坯尺寸外径（mm）内径（mm）高（mm）33772300105实际生产数据：初始温度：工件950～1200，模具20；毛坯材料：42CrMo；芯辊进给速度：2mm/s；驱动辊转速：7.68rad/

7、s。设备尺寸：驱动辊直径700mm，芯辊直径390mm，导向辊直径350mm，径向轧制力2000KN,最大加工环件直径2500mm，对直径4108mm环件生产试加工成功率为14.3%。采用DEFORM-3D有限元分析软件对此加工过程进行数值模拟，辗扩温度定为1050℃。对于大型环件热辗扩模拟，通过大量实验表明驱动辊与环件接触位摩擦系数应在1.5～2.0之间选取，越大越有利于环件的咬入。驱动辊线速度在0.4~1.6m/s较合适，这里取1.3m/s，如果太大会导致整个轧制过程不稳定；如果太小则会使环件单位时间内转速变小，导致每转进