《楔橫軋近淨成形非對稱軸類零件的理論研究》是依託北京科技大學，由張康生擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：楔橫軋近淨成形非對稱軸類零件的理論研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：張康生
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
機械零件中非對稱軸類件占大多數。楔橫軋非對稱軸類件技術難度大；目前，國內外未對楔橫軋非對稱軋製成形理論進行系統研究。為實現楔橫軋非對稱軸類件的穩定軋制，採用現代數值技術和軋制實驗等方法進行楔橫軋近淨成形非對稱軸類零件的理論研究。分析軋制非對稱軸類零件的力能參數與成形工藝參數的影響規律；揭示軸向平衡與成形工藝參數的理論關係以及軸向力不平衡時軸向竄動量與工藝參數的理論關係；闡明楔橫軋近淨成形非對稱軸類零件的成形機理；研究非對稱軋製作用區域軋件內部組織晶粒大小和分布規律、晶粒大小和分布與工藝參數的定量關係；給出軋制非對稱軸類件保證軋件內部變形均勻性、組織均勻性和穩定軋制的最優工藝參數的確定理論。從而建立系統、完善的楔橫軋近淨成形非對稱軸類零件的理論，為設計非對稱軸類零件楔橫軋模具參數選取提供理論指導，實現楔橫軋非對稱軸類零件的經濟化、節能化生產。
結題摘要
隨著交通運輸業的快速發展，各種軸類零件的需求量與日俱增，尤其是沿長度方向上非對稱的大型軸類零件，在鐵路車輛用車軸和汽車用軸等行業有廣泛的套用需求。楔橫軋是當今成形軸類零件的先進技術，但對於長度較長的非對稱軸類件，由於受到安裝模具芯軸長度的限制，無法在現有的設備上實現對稱軋制。楔橫軋非對稱軸類件技術難度大，極易出現由軸向不平衡引起軋件在軋制過程中軸向竄動，造成軋件軸向尺寸不準、台階缺肉和重皮等缺陷問題。因而，開展楔橫軋非對稱軸類零件的理論研究，對於實現非對稱軸類件的楔橫軋軋制具有重要的理論意義和工程價值。本項目取得以下創新性成果：1、建立了楔橫軋非對稱件數值模擬模型，獲得了大量楔橫軋非對稱件軸向竄動量數值模擬數據，將數據處理成回歸公式，確定了軸向竄動量的影響因素，實驗驗證了回歸出的軸向竄動量公式具有良好預報能力，為精確設計模具預留竄量提供了依據；2、推導出楔橫軋軸向力解析式，獲得了各成形區平均單位壓力和接觸面積隨工藝參數的變化規律，解釋了軸向力隨工藝參數變化的原因，提出了為使軸向力平衡主要工藝參數配對原則；3、得到了數值模擬的楔橫軋對稱軋制軸向力回歸公式，與實驗數據對比驗證了有限元模擬軸向力具有良好的可靠性和通用性，揭示了工藝參數和它們之間的互動項對軸向力的影響規律，提出成形角是調整不平衡軸向力最有效的工藝參數的觀點；4、研究了楔橫軋非對稱軋制環狀台階軸類件關鍵技術，獲得了各工藝參數對楔橫軋非對稱環狀台階軸類件軸向竄動量的影響規律，提出了抵抗軸向竄動的措施；5、揭示了楔橫軋非對稱軋制軸向力調整達到平衡的過程，闡明了楔橫軋非對稱軋制軸向竄動機理，非對稱軋制與對稱軋制的顯著區別在於瞬時展寬量發生了變化，得到了非對稱軋制弱側瞬時展寬量增大、強側瞬時展寬量減小的結論，該結論在實驗中得到了驗證；6、研究了非對稱軸類件楔橫軋成形時軋件內部應力場、應變場及速度場分布情況，闡明了非對稱軋制的金屬流動規律，分析了非對稱軋制時工件心部質量狀態，揭示了微觀組織演變機理及工藝參數的影響。項目的完成為實現楔橫軋非對稱軸類件的高效、精確生產奠定了基礎，部分研究成果已得到實際套用。項目成果“萬噸級楔橫軋高質量汽車軸類件生產技術及套用”獲2011年度河北省科技進步2等獎，發表學術論文15篇，其中EI檢索14篇，獲授權國家發明專利3 項；培養博士生6名、碩士生11名。
