双球面截面环件轧制成形规律研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文双球面截面环件轧制成形规律研究姓名：田琛琛申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：毛华杰20100501武汉理I：人学硕士学位论文摘要双球面截面环件广泛地应用于轴承套圈、球笼式等速万向节等机械结构件方面，具有对内外球面尺寸、内外球面公差精度要求高等独特的特点。传统的双球面是采用机械加工的方法。本文采用环件轧制的方法使双球面截面环件轧制成形。环件轧制技术是一种生产高质量高效率无缝的新工艺，具有工作环境好、加工余量少、生产成本低等特点。目前，对于简单矩形截面环件轧制的研究不论是在理论上还是实际生产中都已经取得了丰硕的成果。然而，对于异形截面环件的轧制，在实际生产

2、中存在一些技术难题。因此，环件轧制技术目前最具有吸引力的发展方向，是直接轧制成形轮廓复杂的异形截面环件。本文以双球面截面环件为研究对象，以理论研究、数值模拟、以及实验研究三方面结合的研究方法着手，从理论到实验对双球面截面环件轧制成形中的基本规律进行了深入的研究。在本文中对其如何达到更高的尺寸精度要求以及球面成形效果进行了较为详细的研究，研究的主要内容包括：基于环件轧制理论，建立了双球面截面环件力能模型，采用微元法对双球面截面坏件的力能公式进行了合理的推导。针对其在轧制过程中的变形特点，将其轧制过程分为两个阶段，芯辊压入阶段以及芯辊压入后阶段进行研究，推导出在两个不同的轧制过程中环件外径扩

3、大、壁厚尺寸变化、截面形状变化的表达式，外径扩大速度、轧制时问的表达式，以及导向辊的控制方式。通过对双球面截面环件轧制的工艺参数的研究，确定了环件毛坯以及轧辊的尺寸，建立了合适的芯辊进给速度范围、轧制时间等方案。对双球面截面环件IfLN成形过程进行了数值模拟，重点研究了不同毛坯尺寸对环件中金属流动规律和应力应变的影响，以及相同毛坯尺寸下不同芯辊进给速度对环件轴向宽展变化和应力应变的影响。研究结果表明，双球面截面环件的最大轧制力、环件的等效应变随着轧制比的增大而增大，轧制比增大时轴向金属的位移依次增大。轧制比相同时，随着芯辊进给速度的增大，环件的应力与等效应变都依次增大。随着进给速度的增大

4、轴向金属位移减小，环件端面更为平整。通过在D56G90数控精密环轧机上进行双球面截面环件轧制成形的实验研究，成功使用矩形毛坯轧制成形双球面截面环件；通过改变芯辊进给速度进行实验，观察不同的迸给速度对环件成形的影响以及对环件内、外径处轴向宽展武汉理工大学硕士学位论文的影响。关键词：环件轧制双球面截面环件金属流动数值模拟轴向宽展武汉理jr=大学硕十学位论文AbstractBi．．sphericalcross．．sectiontingsarewidelyusedinapplicationssuchasbearingringandbirfieldconstantvelocityjointcage

5、withuniquefeaturessuchasdemandinghigherprecisionforinsideandoutsidedimensionsandtolerances．ThetraditionalmethodinmakingBi—．sphericalcross··sectionringshapeisthroughmechanicalprocessing．Inthisthesis，ringrollingmethodsareusedinstead．Theringrollingtechnologyisanewwaytoproduceseamlesstingswithhighqua

6、lityandefficiencygoodworkingenvironment，lessmaterialwaste，lowproductioncost．Currently,manyaresearchachievementhasbeenaccomplishedinsimplerectangularcross-sectionringproductioninboththeoryandpractice．However,asforirregularcross-sectionringproduction，manytechnicaldifficultiesarestillawaitingtobesol

7、ved．Therefore，themostattractiveaspectinringrollingtechnologyisdirectrollingtoformspecialcross-sectionshapes．Thisthesisstudiesbi—sphericalcross—sectionofRingRollingusingvariousmethodsincludingtheoreticalstudy,numericals