空心薄壁細(xì)長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)鍛造過(guò)程材料流動(dòng)規(guī)律研究

王聚存，田天泰，吳學(xué)深，曹苗，張以升，李雙全，張琦

空心薄壁細(xì)長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)鍛造過(guò)程材料流動(dòng)規(guī)律研究

王聚存1，田天泰2，吳學(xué)深3，曹苗2，張以升2，李雙全1，張琦2

（1. 中國(guó)航發(fā)南方工業(yè)有限公司，湖南 株洲 412002；2. 西安交通大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，西安 710049；3. 駐株洲地區(qū)航空軍代室，湖南 株洲 412002）

為了準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)帶內(nèi)臺(tái)階的薄壁細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)零件的旋轉(zhuǎn)鍛造用管坯，研究縮徑過(guò)程中金屬材料的流動(dòng)規(guī)律。針對(duì)薄壁細(xì)長(zhǎng)軸內(nèi)臺(tái)階孔，采用有限元模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，研究管坯旋轉(zhuǎn)鍛造過(guò)程中，毛坯外徑/內(nèi)徑之比、模具入角和摩擦條件對(duì)縮徑過(guò)程金屬流動(dòng)的影響規(guī)律。管料外徑和內(nèi)徑之比越大，金屬的厚向應(yīng)變?cè)叫?；摩擦因?shù)越大，金屬的厚向應(yīng)變?cè)酱?；模具入角越大，金屬的厚向?yīng)變?cè)叫　?shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果獲得的規(guī)律基本一致，有效驗(yàn)證了模擬結(jié)果的正確性。

旋轉(zhuǎn)鍛造；薄壁細(xì)長(zhǎng)軸；內(nèi)臺(tái)階孔；金屬流動(dòng)規(guī)律

隨著航空事業(yè)的發(fā)展，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的制造效率、質(zhì)量和成本都提出了更高的要求[1]。大深徑比薄壁細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)零件，尤其帶有臺(tái)階內(nèi)孔的細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)零件在中小型航空發(fā)動(dòng)機(jī)中占有重要位置，是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中動(dòng)力傳輸?shù)年P(guān)鍵部件。由于該類(lèi)零件具有深徑比大、管壁薄、內(nèi)孔結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸精度要求高等特點(diǎn)，給內(nèi)孔加工帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)。目前，常采用深孔鉆技術(shù)進(jìn)行加工[2]，主要包括內(nèi)排屑深孔鉆、噴吸鉆、雙進(jìn)油內(nèi)排屑鉆削、精密鏜削等加工手段[3—5]，主要存在加工周期長(zhǎng)和廢品率高的問(wèn)題。

旋轉(zhuǎn)鍛造成形技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)旋鍛，是一種用于軸類(lèi)和管類(lèi)零件的回轉(zhuǎn)漸進(jìn)式塑性成形工藝。旋轉(zhuǎn)鍛造過(guò)程中，一般使用2～8個(gè)模具，通過(guò)高頻徑向鍛打來(lái)保證工件表面質(zhì)量，具有加工效率極高、加工精度高和產(chǎn)品性能好[6—8]等優(yōu)點(diǎn)，在臺(tái)階軸加工、復(fù)雜內(nèi)孔零件加工方面占有很大優(yōu)勢(shì)[9]，近年來(lái)逐漸被用來(lái)替代空心薄壁細(xì)長(zhǎng)軸的深孔鉆技術(shù)。

薄壁細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)零件旋轉(zhuǎn)鍛造過(guò)程實(shí)際上為坯料在模具鍛打作用下的縮徑過(guò)程，坯料在鍛錘的作用下逐漸縮小至設(shè)定尺寸。在旋轉(zhuǎn)鍛造過(guò)程中，金屬變形量大，材料流動(dòng)較劇烈。對(duì)于管類(lèi)零件，材料的流動(dòng)規(guī)律較難掌握，需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)探索。文中針對(duì)薄壁細(xì)長(zhǎng)軸零件，通過(guò)有限元數(shù)值模擬技術(shù)研究其旋鍛縮徑過(guò)程中金屬流動(dòng)規(guī)律[10—11]，對(duì)旋鍛毛坯設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。

1 有限元模型建立

1.1 材料

材料選用45#鋼材料。彈性模量為200 GPa，泊松比為0.3。塑性階段硬化方程為：

1.2 旋鍛縮徑過(guò)程中影響金屬流動(dòng)的主要因素

可能影響管料無(wú)芯軸旋鍛過(guò)程金屬流動(dòng)規(guī)律的因素主要有管料內(nèi)外徑之比（其中，為管料的外直徑尺寸，為管料的內(nèi)直徑尺寸）、模具入角、模具與坯料之間的摩擦因數(shù)。

旋鍛過(guò)程中，由于模具與工件之間存在激烈的碰撞，工件發(fā)生較大的塑性變形，牛頓摩擦準(zhǔn)則已經(jīng)不再適用，需要采用組合摩擦準(zhǔn)則進(jìn)行摩擦設(shè)置，如圖1所示，需要設(shè)置工件與模具之間、工件和操作手之間的摩擦。坯料和模具之間的摩擦因數(shù)，分別設(shè)置低、中和高3種不同的摩擦。組合摩擦準(zhǔn)則[12—13]公式如下，其中為庫(kù)倫摩擦因數(shù)，為剪切摩擦因數(shù)：

1.3 旋轉(zhuǎn)鍛造有限元模型建立

旋轉(zhuǎn)鍛造工藝過(guò)程中錘頭的運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，錘頭在繞著主軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)還在做高頻的徑向鍛打運(yùn)動(dòng)；毛坯在進(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用下不斷進(jìn)給。為了通過(guò)有限元方法對(duì)旋鍛工藝進(jìn)行模擬，必須對(duì)該復(fù)雜運(yùn)動(dòng)進(jìn)行簡(jiǎn)化。

圖1 組合摩擦準(zhǔn)則

Fig.1 Combined friction criterion

由于旋鍛過(guò)程4個(gè)錘頭同時(shí)鍛打，毛坯變形基本對(duì)稱(chēng)，故在實(shí)際中為了提高計(jì)算效率，采用2D有限元模型[14—15]對(duì)此工藝進(jìn)行分析。建立2D模型過(guò)程中，將模具的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為沿著毛坯徑向的一種直線運(yùn)動(dòng)，將毛坯的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)設(shè)置為間歇性的軸向位移進(jìn)給，如圖2所示，為工件外徑，為內(nèi)徑。

旋鍛2D有限元模型中包含有3個(gè)部件，分別是毛坯、模具和操作手，其中毛坯只采用實(shí)際毛坯的截面形狀即可，操作手與毛坯左端固連，模具沿著方向做鍛打運(yùn)動(dòng)。實(shí)際旋鍛成形中，芯軸的主要作用是保證內(nèi)孔尺寸，成形內(nèi)臺(tái)階孔時(shí)，往往也需要多道次、漸進(jìn)式縮徑。在這個(gè)過(guò)程中，主要的縮徑過(guò)程發(fā)生在未與芯軸接觸時(shí)，因此有限元模擬主要針對(duì)坯料還未接觸芯軸、處于縮徑成形區(qū)域中的狀態(tài)進(jìn)行材料流動(dòng)分析。

網(wǎng)格劃分：工件設(shè)置彈塑性網(wǎng)格，并采用分區(qū)域網(wǎng)格劃分技術(shù)。圖2中黑色虛線框標(biāo)注的區(qū)域，在鍛造區(qū)域網(wǎng)格很細(xì)，網(wǎng)格大小尺度為0.5 mm，保證計(jì)算精度；在非鍛造區(qū)域網(wǎng)格較粗，網(wǎng)格大小尺度為0.94 mm，以提高計(jì)算效率。模具設(shè)置為剛性網(wǎng)格，操作手同樣設(shè)置為剛性網(wǎng)格。

對(duì)BIM信息在項(xiàng)目全生命周期有效傳遞和共享的探討………………………………………………… 周艷，張志（9-257）

運(yùn)動(dòng)設(shè)置：模具鍛打速度設(shè)置為50 mm/s，模具初始高度設(shè)置為毛坯的外徑尺寸，徑縮量為坯料外直徑縮小量，終止高度根據(jù)徑縮量進(jìn)行設(shè)置，采用組合摩擦準(zhǔn)則。

為了研究，，對(duì)金屬流動(dòng)的影響規(guī)律，分別建立4組有限元模型，參數(shù)如表1所示。其中，對(duì)于管料內(nèi)外徑之比，分別設(shè)置等于1.5，2，2.5，每組模擬分別設(shè)置3種不同尺寸的管料；對(duì)于模具入角，分別設(shè)置為0°，4°和8°；摩擦分別設(shè)置低、中和高3種，其中低摩擦條件下，=0.02，=0.05，中摩擦條件下，=0.05，=0.1，高摩擦條件下，=0.1，=0.2。

圖2 旋鍛2D有限元模型

表1 旋鍛前后內(nèi)孔直線度誤差與內(nèi)孔直徑

Tab.1 Straightness error and diameter of inner hole before and after swaging

2 結(jié)果與分析

2.1 旋鍛應(yīng)變

在旋鍛縮徑過(guò)程中，金屬材料會(huì)沿著軸向、徑向和環(huán)向流動(dòng)。為了定量研究坯料旋鍛過(guò)程中的金屬應(yīng)變，忽略薄壁細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)零件彈性體積變形，做出以下定義：

式中：ε為管料軸向應(yīng)變；ε為管料厚向應(yīng)變；

ε為管料環(huán)向應(yīng)變；0為管料初始長(zhǎng)度（mm）；為管料鍛后長(zhǎng)度（mm）；0為管料初始壁厚（mm）；為管料鍛后壁厚（mm）；0為管料初始中徑（mm）；為管料鍛后中徑（mm）。

在管料旋鍛過(guò)程中，材料環(huán)向應(yīng)變?yōu)樨?fù)，即ε<0，環(huán)向受壓縮；厚向和軸向應(yīng)變?yōu)檎?，?i>>0，ε>0，材料在厚向和軸向被拉長(zhǎng)。

文中在研究坯料縮徑過(guò)程中材料的應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，沿著壁厚方向由外向內(nèi)取3個(gè)點(diǎn)，如圖3所示，3個(gè)點(diǎn)分別取自徑縮區(qū)外表面、中間和內(nèi)表面。通過(guò)對(duì)比著3個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，能夠?qū)饘僭诓煌瑓^(qū)域的變形行為進(jìn)行合理解釋。

圖3 旋轉(zhuǎn)鍛造典型節(jié)點(diǎn)位置

Fig.3 Typical node position of rotary forging

通過(guò)Forge數(shù)值模擬可以得到鍛打過(guò)程中坯料徑縮區(qū)材料的三向應(yīng)力分布情況，如圖4所示。其中，，這3個(gè)方向分別代表有限元軟件坐標(biāo)中的徑向、環(huán)向和軸向?？梢钥闯觯孩?gòu)较驊?yīng)力，外壁處有較大的壓應(yīng)力，由外向內(nèi)壓應(yīng)力逐漸減小，到內(nèi)部幾乎為0，這是由于鍛打過(guò)程中外壁直接受到模具的下壓作用，導(dǎo)致存在較大的徑向壓應(yīng)力；②軸向應(yīng)力，外部與內(nèi)部均存在較大的壓應(yīng)力，中間的壓應(yīng)力很小，幾乎為0；③環(huán)向應(yīng)力，3個(gè)點(diǎn)均為壓應(yīng)力，外部與內(nèi)部壓應(yīng)力較大，中間較小。

2.2 內(nèi)外徑之比

如圖5所示為3種不同尺寸的坯料在縮徑過(guò)程中三向應(yīng)變的變化情況，用這種形式來(lái)表示金屬流動(dòng)規(guī)律。雖然具體尺寸不相同，但是3種坯料具有相同的變和軸向應(yīng)變均逐漸增加，軸向應(yīng)變略大于厚向應(yīng)值，均為1.2?？梢钥闯?種坯料在縮徑過(guò)程中表現(xiàn)出相近的金屬流動(dòng)規(guī)律：隨著徑縮量增加，厚向應(yīng)變；環(huán)向應(yīng)變逐漸減小，其減小速度大于軸向和厚向應(yīng)變的變化速度。說(shuō)明在縮徑過(guò)程中金屬坯料的壁厚增加，長(zhǎng)度增加，坯料中徑減小。

圖4 徑縮區(qū)應(yīng)力分布

圖5 λ=1.2金屬流動(dòng)規(guī)律

圖6 λ對(duì)坯料厚向應(yīng)變的影響

以上模擬結(jié)果表明，對(duì)金屬流動(dòng)規(guī)律有很大的影響，結(jié)論如下：①越大，金屬沿著厚向流動(dòng)的趨勢(shì)減?。虎谙嗤那闆r下，外料外徑越大，金屬沿著厚向流動(dòng)的趨勢(shì)略微減小。

2.3 模具入角

在=1.2、中摩擦條件下對(duì)模具入角進(jìn)行探究，圖7所示為不同對(duì)應(yīng)的坯料厚向應(yīng)變變化曲線?？梢钥闯瞿＞呷虢窃叫?，金屬厚向應(yīng)變?cè)酱?，金屬更容易沿著徑向流?dòng)。在坯料縮徑過(guò)程中期望材料能更多地流向徑向，即模具入角要盡量小一些，但是若取值過(guò)小，在相同的徑縮量下，模具長(zhǎng)度會(huì)大大增加，一方面模具尺寸需要增加，另一方面設(shè)備噸位也會(huì)增加，并且坯料縮徑量會(huì)因?yàn)槟＞叱叽缡艿较拗?。若取值過(guò)大，則旋鍛過(guò)程中需要很大的進(jìn)給力，當(dāng)進(jìn)給力不足時(shí)，會(huì)出現(xiàn)鍛打過(guò)程中坯料難進(jìn)給甚至是無(wú)法進(jìn)給的現(xiàn)象。通常取值在4°～8°，保證金屬較多地沿著壁厚方向流動(dòng)的同時(shí)，進(jìn)給力不是很大。

圖7 入角對(duì)厚向應(yīng)變的影響

金屬流動(dòng)中性面是指金屬沿著軸向流動(dòng)時(shí)，速度正負(fù)的分界面，中性面在一定程度上能夠反映出金屬流動(dòng)情況，模具入角對(duì)金屬流動(dòng)中性面有著很大影響。如圖8所示藍(lán)色與紅色的交界線即為中性面，速度正方向定義為鍛模運(yùn)動(dòng)的反方向，可以看出模具入角越小，中性面偏向水平；模具入角越大，中性面偏向豎直。

2.4 摩擦條件

旋鍛過(guò)程中，模具與材料之間有很高的壓力和相對(duì)滑動(dòng)速度，容易產(chǎn)生劇烈的摩擦。摩擦影響整個(gè)變形區(qū)的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)，也影響變形力和變形功。如圖9所示為3種摩擦條件下的金屬厚向應(yīng)變變化情況?？梢钥闯?，增加摩擦因數(shù)有利于金屬的厚向流動(dòng)。這是因?yàn)槟＞吲c工件之間的摩擦越大，金屬的軸向流動(dòng)就會(huì)被限制，從而更多的金屬沿著徑向流動(dòng)。

如果要使金屬更多地向厚向流動(dòng)，可以通過(guò)增加摩擦的方法。如果摩擦過(guò)大，在縮徑過(guò)程中金屬內(nèi)壁越容易出現(xiàn)凸起現(xiàn)象。如圖10所示，代表了內(nèi)壁最低點(diǎn)與最高點(diǎn)（右端邊緣點(diǎn)）之間的距離，能夠反映凸出起象的程度?？梢钥闯?，隨著摩擦因數(shù)的升高，值越來(lái)越大，說(shuō)明凸起現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。這是由于高摩擦限制了坯料外壁的金屬流動(dòng)，但是內(nèi)壁金屬流動(dòng)相對(duì)自由，因?yàn)榻饘倭鲃?dòng)得不均勻，便形成了這樣一種凸起現(xiàn)象。對(duì)于坯料無(wú)芯軸旋鍛工藝，內(nèi)壁的凸起現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重影響成形質(zhì)量，因此必須在旋鍛過(guò)程中降低模具與材料之間的摩擦。

2.5 縮徑過(guò)程中金屬流動(dòng)規(guī)律綜合影響

坯料縮徑過(guò)程中有3種因素主要影響材料的流動(dòng)規(guī)律，已經(jīng)分別對(duì)3種因素的影響進(jìn)行了單獨(dú)分析。為了能夠更加直觀地顯示3種因素對(duì)金屬流動(dòng)規(guī)律的影響情況，可以將3種因素的影響效果綜合起來(lái)。

圖8 入角對(duì)中性面材料流動(dòng)速度分布的影響

圖9 摩擦因數(shù)μ對(duì)金屬厚向應(yīng)變變化的影響

圖10 縮徑過(guò)程中的凸起現(xiàn)象

Fig.10 Bulge in the shrinkage process

經(jīng)過(guò)有限元數(shù)值模擬研究，在坯料縮徑過(guò)程中，，這3個(gè)因數(shù)對(duì)金屬的流動(dòng)產(chǎn)生重要影響，圖11所示為3種因素對(duì)厚向應(yīng)變的影響規(guī)律總結(jié)?？梢钥闯鰶Q定了厚向應(yīng)變曲線所在的區(qū)域，決定了該曲線向下部延伸的范圍，決定了向上部延伸的范圍。雖然摩擦與模具入角對(duì)于坯料縮徑過(guò)程中金屬流動(dòng)規(guī)律有很大的影響，甚至影響范圍都大于坯料本身尺寸內(nèi)外徑之比對(duì)金屬流動(dòng)規(guī)律的影響范圍，但是實(shí)際生產(chǎn)中，摩擦條件一般并不會(huì)有很大波動(dòng)，而且模具入角一般為4°左右，所以影響材料流動(dòng)規(guī)律的因素往往就是材料外徑與內(nèi)徑之比。

圖11 3個(gè)因數(shù)對(duì)金屬的流動(dòng)影響

3 旋鍛縮徑金屬流動(dòng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證薄壁細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)零件縮徑過(guò)程中的金屬流動(dòng)規(guī)律，針對(duì)數(shù)值模擬得到的縮徑過(guò)程中值對(duì)應(yīng)變的影響規(guī)律，進(jìn)行了鋼管旋鍛縮徑的實(shí)驗(yàn)研究。

摩擦條件為混合中摩擦條件，模具入角為4°，分別準(zhǔn)備不同尺寸的坯料，其中，分別設(shè)計(jì)2個(gè)數(shù)值，即1.5和2，當(dāng)為1.5時(shí)，分別采用兩種不同尺寸的坯料。徑縮量分別設(shè)計(jì)為3%，6%和9%，徑縮量不宜過(guò)大，因?yàn)閺娇s量過(guò)大時(shí)，材料縮徑過(guò)程中內(nèi)孔表面會(huì)出現(xiàn)較為明顯的缺陷，影響測(cè)量結(jié)果。具體尺寸設(shè)計(jì)如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)坯料尺寸

Tab.2 Experimental billet size

分別測(cè)量不同尺寸坯料在3%，6%和9%縮徑量下的外徑與內(nèi)孔尺寸。利用測(cè)量數(shù)據(jù)分別計(jì)算不同徑縮量下的三向應(yīng)變值，從而得到金屬坯料的流動(dòng)規(guī)律。如圖12所示為/=30/20以及/=18/12兩種不同坯料的金屬流動(dòng)規(guī)律。兩種坯料雖然管徑尺寸不同，但是外徑與內(nèi)徑之比是相同的?？梢钥闯龆咴谳S向、環(huán)向和徑向的應(yīng)變變化規(guī)律很接近。這一結(jié)果驗(yàn)證了通過(guò)有限元模擬方法所得到的結(jié)論，即對(duì)坯料縮徑過(guò)程中金屬流動(dòng)規(guī)律有著重要影響。

圖13給出了/=30/20的情況下實(shí)驗(yàn)和模擬的結(jié)果對(duì)比，可以看出二者在分布規(guī)律上呈現(xiàn)出基本相同的結(jié)果，證明了數(shù)值模擬中結(jié)論的正確性。模擬與實(shí)驗(yàn)曲線之間存在一定的偏差，這是由于實(shí)驗(yàn)材料在客觀上可能存在一定的不均勻性，并且實(shí)驗(yàn)中摩擦條件、進(jìn)給速度等邊界條件與模擬中的設(shè)置還是存在一些差異。

圖12 旋鍛實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果

圖13 實(shí)驗(yàn)與模擬對(duì)比

4 結(jié)論

通過(guò)有限元仿真和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，研究了薄壁細(xì)長(zhǎng)軸旋鍛縮頸過(guò)程中工藝參數(shù)對(duì)金屬材料的流動(dòng)的影響規(guī)律，為準(zhǔn)確設(shè)計(jì)帶內(nèi)臺(tái)階的薄壁細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)零件的旋轉(zhuǎn)鍛造用管坯提供了指導(dǎo)和依據(jù)，主要結(jié)論如下。

1）針對(duì)薄壁細(xì)長(zhǎng)軸旋鍛縮徑的主要變形過(guò)程，在鍛造區(qū)域采用尺度為0.5 mm的細(xì)網(wǎng)格保證計(jì)算精度，在非鍛造區(qū)域采用大小尺度為0.94 mm的粗網(wǎng)格提高計(jì)算效率；按照模具鍛打速度50 mm/s，采用組合摩擦準(zhǔn)則，在不同外內(nèi)徑之比、摩擦因數(shù)、模具入角的工藝條件下建立了準(zhǔn)確的旋轉(zhuǎn)鍛造2D有限元模型。

2）通過(guò)有限元數(shù)值模擬獲得3個(gè)參數(shù)分別對(duì)金屬流動(dòng)的影響規(guī)律。其中，管料外徑和內(nèi)徑之比越大，金屬的厚向應(yīng)變?cè)叫?，相同的情況下，外料外徑越大，金屬沿著厚向流動(dòng)的趨勢(shì)略微減小；摩擦因數(shù)越大，金屬的厚向應(yīng)變?cè)酱?；模具入角越大，金屬的厚向?yīng)變?cè)叫　?/p>

3）采用45#鋼管材料進(jìn)行旋鍛實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了外徑和內(nèi)徑之比對(duì)坯料縮徑過(guò)程的金屬流動(dòng)影響規(guī)律，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與有限元模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，具有非常好的一致性，驗(yàn)證了模擬結(jié)果的正確性。

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Research on the Law of Metal Flow during the Rotary Forging Process of Thin-Walled and Slender Shaft Parts

WANG Ju-cun1, TIAN Tian-tai2, WU Xue-shen3, CAO Miao2, ZHANG Yi-sheng2, LI Shuang-quan1, ZHANG Qi2

(1. AECC South Industry Co., Ltd., Zhuzhou 412002, China; 2. School of Mechanical Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China; 3. Military Representative Office of Aviation Stationed in Zhuzhou, Zhuzhou 412002, China)

In order to accurately design the billet for rotary forging of thin-walled slender shaft parts with internal steps, it is necessary to master the flow law of metal materials during the diameter reduction process. Aiming at the stepped hole in the thin-walled slender shaft, the method of combining finite element simulation and experimental verification was used to study the ratio of blank outer diameter/inner diameter, the mold entry angle and the influence law of conditions on the metal flow in the precision machining process of rotary forging. The larger the ratio of the outer diameter to the inner diameter of the pipe material is, the smaller the thickness strain of the metal is; the larger the friction factor is, the greater the thickness strain of the metal is; the larger the mold entry angle is, the smaller the thickness strain of the metal is. The laws obtained from the experiment and simulation results are basically the same, which effectively verifies the correctness of the simulation results.KEY WORDS: rotary forging; thin-walled slender shaft; inner step hole; law of metal flow

10.3969/j.issn.1674-6457.2021.04.014

TG31

A

1674-6457(2021)04-0102-07

2021-03-29

陜西省自然科學(xué)基金青年基金（2019JQ-598）；材料成形與模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題研究基金（P2020-014）

王聚存（1969—），男，研究員級(jí)高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)楸”诩?xì)長(zhǎng)軸加工技術(shù)。

曹苗（1988—），女，博士，助理教授，主要研究方向?yàn)橄冗M(jìn)成形工藝及裝備。