冷轧环机系统动力学建模与仿真

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1、武汉理工大学硕十学位论文摘要环件冷轧是在常温下进行的连续局部塑性回转成形工艺，它具有省力、节能、节材、生产率高、生产成本低、产品质量好等显著优点，是各类小型轴承套圈、齿圈及其它精密环件制造的新工艺。环件冷轧的成形精度很高，这就要求作为其核心设备的冷轧环机具有相应的高精度，所以轧制的稳定性就是轧环机设计的核心问题之一。轧环机除了需要具有良好的运动学特性外，还要具备良好的环件加工的动力学特性。然而，目前轧环机工作参数的设计缺乏精确的理论指导，本文从冷轧环机的系统动力学角度出发，对冷轧设备进行理论及仿真分析，揭示设备动态性能的影晌因素及其作用规律。在分析了冷轧环机的具体结构的基础

2、上，按照数控机床的基本组成将冷轧环机按系统进行了分类，简述了理论建模所要考虑的主要参数，给出了相应的简化假设条件，在此基础上建立了D56G90型冷轧环机伺服进给系统的动力学模型。运用MATLAB软件建立了进给系统的仿真模型，对其动态性能进行了仿真分析，从机械动力学角度分别对进给系统的快、稳、准等性能进行了研究，分析了动态性能的影响因素，建立了环件轧制振动试验系统的架构，用以研究敏感因素的影响规律，并初步进行了不同进给速度下的振动试验，采集了时域信号，对其作用规律做了相关的分析，验证了试验架构的可行性。建立了进给系统轴向刚度及扭转刚度的力学模型，分析了压缩刚度和扭转刚度对冷轧

3、环机进给系统进给误差的影响，导出的冷轧环机进给系统综合刚度的解析表达式，实现了进给系统刚度的定量分析，并通过ANSYS仿真分析验证了上述模型及理论推导的J下确性，为进给系统的设计和改进提供了理论依据。分析了驱动辊系统的主要结构，建立了其关键部件主轴一轴承的动力学仿真模型，其中添加了轴承的弹性特征，分析得到了主轴部件的固有频率和振型，总结了轴承预紧力的变化对轴承刚度和主轴部件固有频率的影响规律，为设备的抗振性分析奠定了基础。关键词：冷轧环机，动力学，进给系统，仿真，试验架构武汉理工大学硕士学位论文AbstractColdringroilingisahighefficientr

4、ollingmethodformanufacturingsuchasseamlessbearingrings，gearringsandotherpreciserings，whichusethecraftofcontinuouspartialplasticdeformationatroomtemperature．Coldringrollingisofmanycharacteristicssuchasenergysavingandproductioncost，increasingutilizationratioofenergyandmaterial，risingproducti

5、vity,wideningprocessingrangeoffingproductsetc．Theproductsofcoldrollingringhavehighaccuracy,accordingly,thecoldringrollingmillasthecoreequipmentshouldbeprecise．Sothestabilityofrollingistobeoneofthekeyproblemstodesigning．Thecoldringrollingmillshouldnotonlyhavesatisfiedkinematicalperformance，

6、butalsogooddynamicdriveandcontrolperformance．However,thereislakeofaccuratetheoreticalcriterionsforcoldringrollingmilldesign．Thus，thispaperWasproceededtheoreticalanalysisandsimulationoncharacteristicsofrollingequipment’Sdynamicsandobtainedthetypicalinfluenceparameterswhichactondynamicperfor

7、mancesofcoldringrollingandexpoundedthelawofhowtheyact．AccordingtothefundamentalsofNCmachine，classifiedthedifferentsystemofcoldringrollingmillafteranalyzingitsstructure．Describedthekeyparametersofacademicmoldingandgiventhesimplifiedsupposeofdynamicmodel．Onthatb