實心鋼制三角皮帶輪輥軋成形工藝有限元模擬研究.pdf

1、實心鋼制三角皮帶輪是汽車空調、發(fā)電機、水泵等許多重要皮帶傳動系統(tǒng)中的關鍵零件。傳統(tǒng)的生產工藝為鑄造或模鍛毛坯，切削加工獲得成品零件。輥軋成形是旋轉軋制工藝，與傳統(tǒng)工藝相比具有大幅提高生產效率和材料利用率、降低產品成本等優(yōu)點，是一種具有顯著綜合優(yōu)勢的創(chuàng)新工藝。但由于工藝特殊，工件成形規(guī)律復雜，工藝參數(shù)不易控制，容易出現(xiàn)工件內徑擴大等缺陷，且在理論研究方面還不夠成熟，這些問題嚴重制約了該工藝的廣泛應用。 計算機技術的發(fā)展，數(shù)值模擬技

2、術的進步及不斷出現(xiàn)的大型商品化軟件，為開發(fā)新工藝起到了明顯的促進作用。過去幾乎無法解決的三維輥軋成形復雜變形問題，如材料流動規(guī)律、成形機理、內部應力應變場及流動速度場等，可望得到較滿意的解決。本文采用三維剛塑性有限元方法，運用DEFORM-3D軟件，首次實現(xiàn)了皮帶輪輥軋成形真實過程的數(shù)值模擬。 為了更方便地研究輥軋成形的變形機理，按照相似原理，設計了一個小型和簡化結構的實驗用三角皮帶輪模型，分別對該模型進行了成形過程的數(shù)值模擬和

3、物理模擬實驗研究；然后針對汽車空調三角皮帶輪EC-132A21BE的輥軋成形過程進行了數(shù)值模擬研究。數(shù)值模擬的工藝條件包括：單輥和三棍：工件整體加熱和感應局部加熱。研究的主要內容包括： (1)通過實驗三角皮帶輪輥軋成形過程的數(shù)值模擬，分析軋制過程中應力、應變變化情況和典型平面上金屬流動速度分布，研究了輥軋成形機理，分析了工件內徑擴大原因；研究了輥軋成形過程中軋制力的變化規(guī)律；分析了4種不同軋輥直徑對成形質量的影響；分析比較了三輥

4、軋制與單輥軋制兩種工藝。 (2)在車床上以鉛材料進行了物理模擬實驗研究，得到了理想的皮帶輪工件，驗證了數(shù)值模擬結果的正確性。 (3)針對汽車空調三角皮帶輪，分別建立工件整體加熱和感應局部加熱輥軋成形的有限元模型，分別模擬了兩種工藝過程，分析了兩種工藝方案不同軋制階段的等效應變與等效應力；比較了兩種工藝方案成形過程的最大軋制力、軸向壓緊力、軋制力矩；比較了兩種工藝方案軋制末期的溫度場分布及工件外形。本研究為皮帶輪輥軋成形工