双沟轴承外圈冷辗扩成型理论及工艺研究

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1、武汉理工大学硕十学位论文摘要环件冷辗扩是一种先进的连续局部塑性回转成型工艺，具有节能、节材、生产效率高、生产成本低、产品质量好等优点，广泛用于生产各类轴承套圈、齿圈、管接头以及其他精密无缝环件。目前，对于形状简单的矩形截面环件冷辗扩理论及工艺设计方法的研究已取得了丰富的成果，实际生产也很成功。而异形截面环件冷辗扩的研究则相对滞后，实际成产中存在较多技术难题。本文以双沟轴承外圈为研究对象，从理论、数值模拟和实验角度对双沟轴承套圈冷辗扩成型基本规律进行了深入研究。本文在矩形截面环件闭式辗扩力能公式的基础上，采用微元法推导了适合双沟截面环件的辗扩力能公式。针对双

2、沟环件冷辗扩金属变形的特点，将其辗扩过程分为两个阶段，通过适当的假设，推导了双沟环件在辗扩不同阶段的外径增长表达式。对导向辊控制方式进行了研究，得到了导向辊圆心运动轨迹分别为直线和圆弧两种情况下的运动方程。针对芯辊进给规范，研究得到了辗扩对象为双沟截面环件时，采用芯辊进给速度为常数、每转进给量为常数、环件外径增长速度为常数和导向辊圆心运动速度为常数这四种控制条件下的芯辊迸给速度设计方法。基于环件辗扩理论与工艺设计方法，通过对双沟截面环件辗扩工艺特性分析，设计了双沟环件冷辗扩中的各项工艺参数，包括毛坯尺寸、模具尺寸和芯辊进给速度等。基于ABAQUS／Expl

3、icit有限元分析软件，建立了双沟轴承外圈冷辗扩过程的有限元分析模型，对双沟轴承外圈冷辗扩成型过程进行了数值模拟，重点研究了环件沟道区域的受力状态、金属流动规律及应力应变关系。采用不同的毛坯尺寸和芯辊进给速度进行数值模拟，分析对比了不同参数下的冷辗扩成型情况，得出了最优工艺参数。基于优化工艺参数，在D56G90精密冷辗扩机上进行了双沟轴承外圈冷辗扩实验研究。通过合理调试设备控制参数，成功使用矩形毛坯辗扩出合格的双沟轴承外圈，并和模拟结果进行对比，验证了工艺的可行性和数值模拟的正确性。关键词：冷辗扩双沟轴承数值模拟工艺设计武汉理丁人学硕士学位论文Abstra

4、ctColdringrollingisanadvancedcontinuallocalplasticrotaryformingtechnology,whichhastheadvantageofenergyandmaterialsaving，highproductivity,lowproductioncostandhighquality,etc．Ithasbeenwidelyusedtomanufacturevariouspreciseseamlessringshapepartssuchasbearingrace，gearringandpipejunctio

5、n．Atpresent，abundantresearchachievementshavebeenobtainedaboutsimplerectangularcross-sectionring’Srollingtheoryandprocessplanningmethod，practicalproductionisalsosuccessful．Buttheresearchoncoldringrollingofirregularsectionringisrelativelybackward，therearemanytechnicalproblemsduringp

6、roductionprocess．Sothispaperisrelatedtothestudyofbasicformingprinciplesofcoldrollingfordoublegrooveballbearingoutertingsfromtheory,numericalsimulationandexperiment．Inthispaper,theforce—energyformulawhichissuitablefordoublegrooveballsectionringisdeducedbasedonforce·energyformulaofc

7、losedrollingofrectangularcross—sectionringbyusingmicro-elementmethod．Consideringfullymetaldeformationcharacteristicsofdoublegrooveballringrolling，itsrollingprocessisdividedintotwophasesatappropriatehypothesis，thendeducedtheouterdiametergrowthexpressionofdoublegrooveballringatdiffe

8、rentstagesofrollingprocess．Twokin