环件轧制参数与质量关系研究

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1、崩造技术研究2010年10月第5期环件轧制参数与质量关系研究童应学(沙市大学，沙市434000)摘要：在分析环件加工过程的运动和受力的基础上，定义了环件的端面平整度和外圆的圆度误差作为环件质量的表征参数。通过仿真，分析了环件轧制过程中芯辊进给速度、驱动辊转速和上锥辊进给速度与环件质量之间的关系。仿真结果为环件轧制工艺参数定义提供了参考。关键词：环件轧制；工艺参数；成形质量ResearchoftheRelationshipBetweenRingRollingParametersandQualityTongYingxue(ShashiUn

2、iversity,Shashi434000)Abstract：Basedontheanalysisofmovationsandmechanicsforringrolling，thispaperdefinestheendflamesselTorandtheroundnesserrorasthecharacterristicparametersforringquality．Therelationshipsamongsthecorerollerfeedspeed，driverollerspeed，thetaperedrollerrollin

3、gfeedrateandringqualityalesimulated．Theexperimentresultisvaluedfordefiningringrollingparameters．Keywords：ringrolling；processparameter；formationquality1引言环件的径轴向轧制是机械、汽车、火车、航空航天等工业领域中环类零件的先进制造技术之一，与传统的大型环件的锻造制造工艺相比，环件径轴向轧制具有节能、省材、生产周期短、产品精度高等优点。但是，环件轧制的成形机理复杂，轧制工艺参数直接影响环件

4、质量。本文通过分析环件加工过程的运动和受力，定义了环件质量的表征参数。通过仿真，分析了环件轧制工艺参数与环件质量之间的关系，对环件轧制具有指导意义。2环件轧制原理环件径轴向轧制原理如图1所示，驱动辊旋转运动，环件在驱动辊的摩擦作用下旋转运动；芯辊与环件内壁始终接触，进行旋转运动的同时作径向直线进给运动：上锥辊向下做进给运动，下锥辊无轴向进给运动，两锥辊均围绕自身轴线旋转运动；导向辊在轧制过程中始终与环件的外圆相接触，随着环件半径的扩大不断向后运动，并在环件摩擦的带动下做旋转运动111。在径轴向轧制中，环件产生径向壁厚减小、轴向高度减小

5、、内外直径扩大、截面轮廓成形的连续局部塑性变形，当环件经反复多转轧制使直径达到预定值时，芯辊的径向进给运动和锥辊的轴向进给运动停止，环件径轴向轧制变形结束瞄J。作者简介：童应学(1961一)，副教授，机械制造专业：研究方向：机械设计与制造。收稿日期；2010--08-3026图1环件径轴向轧制原理图1—驱动辊；2一导向辊；3一芯辊；4—环件：5—锥辊羽造技术碍霓航天制造技术3环件车L$1J运动分析在轧制过程中，运动包括直线进给运动、旋转辗扩运动、环件转动、径向扩大运动等。芯辊不断进给，使环件的壁厚逐渐减小。若环件与驱动辊接触面之间无滑

6、动，则环件轧制一转时间中驱动辊工作面所通过的距离等于该转轧制中环件的外圆周长，则芯辊进给速度v和芯辊转速，12分别为：％冠越V=—土—_L一尺也=去啊其中，，l】为驱动辊转速，尺l为驱动辊工作半径，尺2为芯辊工作半径，日为环件瞬时厚度。锥辊运动如图2所示，环件外径上的A点以环件外半径增大的速度向右运动，B点以环件外半径增大的速度向左运动，二者速度之差为环件外直径增大的速度。设△五、&分别为环件轧制中每转轧制轴向进给量和该转轧制时间，则锥辊轴向进给速度1，t_，llRlAh／R。4环件轧制受力分析环件在轧制过程中的受力如图3所示，其中1

7、为驱动辊，2为芯辊，3和4为导向辊，5为环件，6为锥划3，41。F庙f图2锥辊运动示意图图3环件受力分析图根据牛顿定律，轧制过程中环件受力平衡，即：∑F=0^∑e=气+t+号；+P，，+P。，一F，。=一暑sin墨+以暑麟墨一￡sin垒一只瞄口+乞瞄目一2∥：尸cos兰=。2∑t三只，+I，+只，+只，+只，Ct口，口．=一皇cosl一∥。Csinl+￡cos2一只sin口一只sin0=0其中，P】和死为环件受到驱动辊施加的正压力和摩擦力；P2为芯辊施加的正压力；P3和P4为两个导向辊施加的正压力；B1为上下锥辊在径向的分力；P为锥辊

8、对环件施加的正压力：al和啦分别为驱动辊和芯辊与环件的接触角；椤为抱辊轴线与环件轴线连线与水平方向的夹角：卢为环件与锥辊之间的摩擦角。在轧制过程中，驱动辊和芯辊受到环件施加的反作用力，如图4所示，TopDiel抽线表示轧