空心轴轧制成形数值模拟

1、毕业论文开题报告机械设计制造及其自动化空心轴轧制成形数值模拟一、选题的背景和意义改革开发以来，我国经济飞速发展，为机械制造业的发展带来了巨大的动力。空心 轴是最常见和用途最广的轴类零件，其具有重量轻，强度高，材料省等优点，被广泛应 用于汽车、摩托车、电机中。经过几十年的发展，楔横轧技术逐渐被应用到空心轴的生 产中。与传统的锻造或切削工艺相比，楔横轧工艺具有如下优点：（1）生产效率高。每分钟可以轧制1030个工件，通常是其他工艺的520倍。（2）材料节约。在传统机械加工中（如切削加工）约有40%的材料以切屑的形式 浪费，而在楔横轧工艺中浪费的材料不足10%。（3）产品质量好。楔横轧件金属纤维流线

2、沿产品外形连续分布，并且晶粒进一步 得到细化，所以其机械性能较好。（4）工作环境好。由于楔横轧轧制过程中无冲击，噪音小，工作环境得到改善。（5）自动化程度高。楔横轧件从成形、表面精整到最后成品都是由机器自动完成， 所需操作人员少。随着计算机技术的发展，运用有限元分析软件DEFORM来研究空心轴楔横轧成为 最方便、最直接的方法。研究空心轴轧制成形原理，运用Pro/E软件建立三维模型，应用有限元数值分析软 件DEFORM软件，对空心轴轧制成形过程进行计算机数值模拟，研究其成形机理。通 过几十年的研究、实践，我国楔横轧技术无论是在设备方面还是在工艺方面都取得了一 定的进展，现已成为世界上开发和投产楔

3、横轧产品最多的国家之一。随着我国制造业的 发展，楔横轧技术必将为我国节能、节材、高效生产领域发挥重要作用。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题研究的基本内容：1、研究空心轴轧制成型原理。两个带楔形模的轧辊，以相同的方向旋转，带动 圆形坯料旋转，坯料在楔形型的作用下，轧制成各种形状的台阶轴。2、建立空心轴三维模型。在Pro/E中建立模具、工件、挡板等的三维实体模型。3、导入三维模型，确定物理模型，应用DEFORM软件建立数值仿真模型，研究空 心轴轧制变形机理。物理模型构造是否合理直接影响着计算效率、求解精度， 所以，在构造物理模型时，以理论为指导，对各因素考虑周全，经过多次试算、 对比分析、优化

4、，最终得到一个能反映真实情况而又高效的模型。4、研究工艺参数对轧制过程中模具、工件变形规律。从壁厚、成形角、楔展角、断面收缩率、轧制速度等工艺参数对模具、工件变形规律来分析。拟解决的主要问题：用有限元分析软件DEFORM对空心轴轧制成型过程进行计算机数值模拟，研究其 成型机理，为楔横轧技术进一步解决实际问题提供一些理论基础。三、研究的方法与技术路线通过建立三维模型，运用有限元数值分析软件DEFORM对楔横轧成形空心轴成形 机理研究，分析不同工艺参数对轧制过程中模具、工件的变形规律。四、研究的总体安排与进度1-2周：完成文献资料查阅、两篇英文翻译；3-4周：结合所学知识和查找的文献写文献综述、开

5、题报告；5周：总体方案设计，研究空心轴轧制成型原理；6周：建立三维数值模拟模型，在Pro/E中建立模具、工件、挡板等的三维实体模 型；7-8周：导入三维模型，应用DEFORM软件建立数值仿真模型，研究空心轴轧制变 形机理；9-10周：研究工艺参数(如壁厚、成形角、楔展角、断面收缩率、轧制速度等)对 轧制过程中模具、工件的变形规律；11-13周：总结研究结果，书写论文一份(10000字，约40页以上)。 参考文献杨翠苹.楔横轧展宽过程的三维有限元分析D.北京科技大学.2001 (3)： 7-15左虹.空心轴取代实心轴的设计与应用J.石油化工设备.1997 (4)： 61-75R.Neugebau

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