【摘 要】
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涡轮轴作为航空发动机中的核心部件之一,需要满足非常高的力学性能和成形质量要求。现阶段涡轮轴成形的主要方法仍是传统的锻造工艺,该工艺存在模具通用性不足、成形工序繁琐、生产效率较低等缺陷。三辊斜轧工艺具有显著降低轧制载荷、节约设备空间、提高模具通用性等优点,因此深入研究了涡轮轴三辊斜轧成形技术,为涡轮轴实际生产提供了理论基础,助力我国航空发动机产业的快速发展。本文主要研究内容如下:（1）通过Simuf
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涡轮轴作为航空发动机中的核心部件之一,需要满足非常高的力学性能和成形质量要求。现阶段涡轮轴成形的主要方法仍是传统的锻造工艺,该工艺存在模具通用性不足、成形工序繁琐、生产效率较低等缺陷。三辊斜轧工艺具有显著降低轧制载荷、节约设备空间、提高模具通用性等优点,因此深入研究了涡轮轴三辊斜轧成形技术,为涡轮轴实际生产提供了理论基础,助力我国航空发动机产业的快速发展。本文主要研究内容如下:（1）通过Simufact软件建立了涡轮轴三辊斜轧两道次成形的有限元模型,分析了减径量对轧制过程中轧制力、等效应力、等效应变和外圆度误差的影响规律,并确定了工艺路线二为最佳的工艺路线,即第一道次减径6mm,第二道次各台阶减径量分别为2mm、9mm和14mm。（2）分析了第一道次轧制时,涡轮轴变径段和等径段在轧辊各段区域内的三向应力、等效应力和金属流动变化规律,详细探究了涡轮轴三辊斜轧的成形机理,研究结果表明:轧件主要受轧辊三向压应力作用而发生变形,且压应力由接触区域向未接触区域呈现递减趋势;金属在成形过程中主要沿轴向流动,且轴向位移沿径向从轧件内表面向外表面逐渐减小,沿轴向从左至右逐渐增大。（3）在阐明了涡轮轴三辊斜轧成形机理的基础上,分别探究了第一道次转速、第一道次轴向速度、第二道次转速、第二道次轴向速度和坯料预热温度对轧件成形质量（外径误差、外圆度误差和壁厚均匀性）的影响规律。（4）设计了五因素三水平正交试验,进行了工艺参数优化,得出了工艺参数的最优组合为:第一道次转速为40rad/min,第一道次轴向速度为15mm/s,第二道次转速为50rad/min,第二道次轴向速度为25mm/s,坯料预热温度为1000℃;对最优参数组合进行了模拟分析,验证了正交试验的可靠性;对正交试验结果进行了拟合,得出了各工艺参数与成形质量的线性回归方程。
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