車床主軸擺輾成形工藝CAE研究.pdf

1、機床被定義為制造機器的機器，自工業(yè)革命以來都是人類進行生產(chǎn)制造的重要工具，被稱為工作母機。機床在經(jīng)濟和國防現(xiàn)代化建設(shè)中起著戰(zhàn)略性作用，是體現(xiàn)國家綜合國力的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。機床的加工精度在一定程度上反應(yīng)了社會的生產(chǎn)制造水平。車床作為一種通用性好、覆蓋面廣的高效率、高精度機床，在機械加工制造中起到了重要作用。車床主軸是車床上帶動夾具和工件高速旋轉(zhuǎn)的軸，工作時不但要承受扭轉(zhuǎn)力矩，還要承受彎曲力矩。主軸質(zhì)量的好壞直接影響整臺機器的加工精度及使用壽命

2、，因此是車床的關(guān)鍵零件之一。
　　目前企業(yè)生產(chǎn)車床主軸毛坯采用的是桿部拔長法的傳統(tǒng)鍛造工藝，其工藝流程為采用較大直徑的實心自由鍛造坯料，通過拔長工藝，保留法蘭盤處直徑尺寸，拔長出階梯軸，再通過深孔鉆或套料刀切削出深孔，得到滿足后續(xù)加工要求的鍛造坯料。這種傳統(tǒng)工藝雖然簡單，但存在坯料加熱體積大、能源消耗大的缺點，且深孔加工困難、材料利用率低、生產(chǎn)效率也較低。
　　為優(yōu)化車床主軸毛坯鍛造工藝，本文首次提出采用擺動輾壓工藝方案成形

3、車床主軸毛坯，其工藝流程為:以厚壁無縫鋼管為原始坯料鋸切下料---多向液壓機端部聚料---熱擺輾成形法蘭。結(jié)合有限元理論對成形過程中金屬的應(yīng)力應(yīng)變、速度場、溫度場和成形力等因素進行了分析，所得主要研究結(jié)果有如下幾點:
　　1、優(yōu)化了聚料中間毛坯形狀，將其設(shè)計為“上小下大”的錐形，可避免擺輾過程產(chǎn)生蘑菇效應(yīng)，更有利于金屬成形，減少飛邊的產(chǎn)生;
　　2、采用擺頭芯棒形式的閉式擺輾模具，對擺輾參數(shù)進行了優(yōu)化，并在一次變速進給的基礎(chǔ)

4、上提出了多次變速進給方式，以得到更接近真實情況下的擺輾模擬結(jié)果，參考成形力數(shù)值選用260t臥式擺輾機;
　　3、通過對直角臺階擺頭擺輾過程的金屬流動缺陷的分析，設(shè)計出了錐角臺階擺頭結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明錐角臺階擺頭可避免金屬流動缺陷的產(chǎn)生，且更節(jié)省材料，經(jīng)濟性更佳;
　　4、通過對比分析發(fā)現(xiàn)，空輾精整可擺正法蘭盤，使材料厚度填充均勻。經(jīng)測量，多次變速空輾后的鍛件法蘭盤面變形平整，尺寸符合要求。
　　通過經(jīng)濟效益的定量計算發(fā)現(xiàn)，