實(shí)心鋼制三角皮帶輪輥軋成形工藝有限元模擬研究.pdf

1、實(shí)心鋼制三角皮帶輪是汽車空調(diào)、發(fā)電機(jī)、水泵等許多重要皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵零件。傳統(tǒng)的生產(chǎn)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(zhuǎn)軋制工藝，與傳統(tǒng)工藝相比具有大幅提高生產(chǎn)效率和材料利用率、降低產(chǎn)品成本等優(yōu)點(diǎn)，是一種具有顯著綜合優(yōu)勢(shì)的創(chuàng)新工藝。但由于工藝特殊，工件成形規(guī)律復(fù)雜，工藝參數(shù)不易控制，容易出現(xiàn)工件內(nèi)徑擴(kuò)大等缺陷，且在理論研究方面還不夠成熟，這些問(wèn)題嚴(yán)重制約了該工藝的廣泛應(yīng)用。 計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬技

2、術(shù)的進(jìn)步及不斷出現(xiàn)的大型商品化軟件，為開(kāi)發(fā)新工藝起到了明顯的促進(jìn)作用。過(guò)去幾乎無(wú)法解決的三維輥軋成形復(fù)雜變形問(wèn)題，如材料流動(dòng)規(guī)律、成形機(jī)理、內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)及流動(dòng)速度場(chǎng)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(yùn)用DEFORM-3D軟件，首次實(shí)現(xiàn)了皮帶輪輥軋成形真實(shí)過(guò)程的數(shù)值模擬。 為了更方便地研究輥軋成形的變形機(jī)理，按照相似原理，設(shè)計(jì)了一個(gè)小型和簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)用三角皮帶輪模型，分別對(duì)該模型進(jìn)行了成形過(guò)程的數(shù)值模擬和

3、物理模擬實(shí)驗(yàn)研究；然后針對(duì)汽車空調(diào)三角皮帶輪EC-132A21BE的輥軋成形過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。數(shù)值模擬的工藝條件包括：?jiǎn)屋伜腿鳎汗ぜw加熱和感應(yīng)局部加熱。研究的主要內(nèi)容包括： (1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)三角皮帶輪輥軋成形過(guò)程的數(shù)值模擬，分析軋制過(guò)程中應(yīng)力、應(yīng)變變化情況和典型平面上金屬流動(dòng)速度分布，研究了輥軋成形機(jī)理，分析了工件內(nèi)徑擴(kuò)大原因；研究了輥軋成形過(guò)程中軋制力的變化規(guī)律；分析了4種不同軋輥直徑對(duì)成形質(zhì)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(jìn)行了物理模擬實(shí)驗(yàn)研究，得到了理想的皮帶輪工件，驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果的正確性。 (3)針對(duì)汽車空調(diào)三角皮帶輪，分別建立工件整體加熱和感應(yīng)局部加熱輥軋成形的有限元模型，分別模擬了兩種工藝過(guò)程，分析了兩種工藝方案不同軋制階段的等效應(yīng)變與等效應(yīng)力；比較了兩種工藝方案成形過(guò)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(chǎng)分布及工件外形。本研究為皮帶輪輥軋成形工