前轴精辊成形过程的三维有限元数值模拟

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1、机械科学研究院硕士学位论文前轴精辊成形过程的三维有限元数值模拟姓名：胡福荣申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：谢谈;蒋鹏20030709中文摘要苌s2§宣它7辊锻是金属塑性成形中的重要加工方法之一。随着计算机技术的飞速发展，对辊锻工艺的全过程进行数值模拟不但成为可能，而且对于控制辊锻件质量、优化模具设计和揭示辊锻过程中一些微观和宏观形变机理具有重要的意义。前轴精密辊锻工艺难度大，模具设计主要是靠查手册，用经验公式来确定的模具参数。这种设计方法往往与实际情况相差较大，造成现场调试时间长、模具修改次数多等

2、实际生产问题。而借助于计算机和有限元技术对前轴辊锻采用三维有限元数值模拟，褐示辊锻过程中金属流动的实际规律，通过调整模具参数和工艺参数、可以得到理想的应力场和应变场，对指导模具设计，提高成形精度，减少试模成本，节约试模时间具有实际意义。衍轴辊锻模的建摸不同与其它数值模拟建模，它属于典型复杂盛面建模，在建模过程中常常出现非参数化的情况，导致布尔运算失败，针对这种问题采用功能强大的uG进行参数化建模，提出了理想的建模手段。基于DEFORM平台，进行辊锻过程的模具参数优化，分析辊锻件有无约束、模具参数变化等对辊锻结果

3、的影响，得到一些有价值的规律，可用来指导数值模拟和生产过程。具体处理了接触问题、模型的参数化、初始参数的合理设定、对辊锻件韵约束等一系列技术阁题，并系统地研究了第～道、第二道应力、应变场变化趋势和辊锻过程变形区的影响范围，得至U了工程应用中相关重要参数与辊锻应力应变场之例舶关系；对第三道、第四道着重进行载薪和扭矩分析，在余属体积成形过程中，掌握在三个方向上jj载荷和扭砸交化崩律，这对选择设备、指导生产具有重要的实际意义，能够解决在现场调试时间长这一突出的现实问题。关键词：前轴精密成形辊锻三维有限元数值模拟DEF

4、ORMAbstrgctRollingforgingisanimportantmeansinmetal—formingmethod．Nowadays，itispossibletodocomplexrollingforgingsimulationwithadvancedcomputer．Theresearchonfull—scalerollingforgingprocessbynumerica!simuialioncanhelpugtocontm、theproductionquailtyandtounde埘andt

5、helruephysicalmechanign．itisdi蕊culttoproducetheautomobilefrontaxlewi抽precisionformitlgroilingforgingtechnology．Furthermore，thedesignparameterofrollingforgingdieisacquiredfrommechanicaJdesignhandbooksandexperientialformula．Sothemeoreticaldesignmethodisdifiere

6、ntfrompracticalcondil【tonThesebringsot'tieproblemsinmanufactureandmakeusspendmuchtimetoadjustthediesandmodifyitmoretimes．Usingthecomputersandtherigid-plasticfiniteelementmethod，wesimulatetherollingforgingofautomobilefromaxlesⅥ‰3-DFEMtounderstandtherulesofthe

7、metalflowinrollingforging．Weareabletoachievetheidealstressandstrainfieldsbyadlustingtheparametersofthemanufacturetechnicsandproductdies．Thoseareimportanttodirectthedesignoftherollingforgingdies．Themodelingoftherollingforgingdiesisdifferentfromthatoftheothern

8、umericalsimulation．Itbelongstothetypicallyfreeformfacemodeling．Iteasygivebirthtounparametersinmodeling，whichmakesbooleoperationfail．SoWemodeltheroilingforgingdieswithpower-functionUGandbringforw