环件轧制中导向辊对环件圆度误差影响规律研究

摘要

环件轧制是一种生产无缝环件的特种加工工艺，它是通过对环形断面的局部连续轧制，将小直径厚截面的环形毛坯逐渐轧制成大直径薄截面的环件。 导向辊是环件轧制设备的重要组成部分，在轧制的整个过程中都起到了重要作用。本文从理论、数值模拟、物理实验三个方面研究了导向辊对环件圆度误差的影响。 （1）相关理论。本文归纳了环件轧制变形和环件轧制模拟所涉及到的金属塑性变形理论，恒定导向力下环件轧制条件和动力显示算法的特点。从理论上推导了环件轧制时导向力需要满足的条件和环件在轧制过程中所需的导向力。 （2）数值模拟。本文用ABAQUS有限元分析软件建立了能反映导向力的环件轧制模型，并在该模型中校核了芯辊进给速度和导向力。运用有限元ABAQUS/Explicit对环件的轧制过程进行数值模拟，发现：1）当导向辊在环件轧制出口端时，随着环件轧制过程的进行，环件圆度误差逐渐增大，环件不同高度上的圆度误差变化不大。在该模型下，当导向力较小时，环件的外圆圆度误差大于内圆圆度误差，但随着导向力的增加，这种差异越来越不明显。随着导向力的增加，环件圆度误差逐渐增大。2）当导向辊在环件轧制的入口端时，在轧制前期，较大的导向力可以得到较小的环件圆度误差；在轧制后期，较小的导向力可以得到较小的环件圆度误差。变导向力可以使环件的圆度误差较小。导向辊至于出口端的环件圆度误差小于入口端的环件圆度误差。 （3）物理实验。本文介绍了环件轧制实验所需的设备，提出了环件轧制的两组实验方案。A组实验，固定导向力，改变轧制时间，以发现环件在轧制过程中的圆度误差变化规律。B组实验，固定轧制时间，改变导向力，以发现导向力对环件圆度误差的影响。环件圆度误差的测量数据，证实了当导向辊至于环件轧制出口端时，环件在轧制过程中的圆度误差逐渐增大；随着导向力的增加，环件圆度误差逐渐增大。 以上研究的意义是：发现环件轧制中导向辊对环件圆度误差的影响，并为精确数值模拟提供实验方面的数据依据，这有助于提高环件的轧制质量。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1环件轧制概述

1.1.1环件轧制的理论研究

1.1.2环件轧制的实验研究

1.2导向辊概述

1.2.1导向辊的分类

1.2.2导向辊的作用

1.2.3导向辊的研究现状

1.3课题的来源和意义

1.4本文研究的主要内容

第2章环件轧制相关理论

2.1金属塑性变形理论

2.1.1本构关系

2.1.2屈服准则

2.2恒定导向力环件轧制条件

2.2.1轧制直线进给速度

2.2.2导向力

2.3动力显式算法的特点

第3章环件轧制数值模拟

3.1环件轧制模型的建立

3.1.1创建并装配部件

3.1.2定义载荷和速度

3.2导向辊于轧制出口端数值模拟结果及分析

3.2.1环件在轧制过程中的圆度误差变化

3.2.2不同高度上环件圆度误差分析

3.2.3内圆与外圆圆度误差分析

3.2.4出口端导向力对圆度误差的影响

3.3导向辊于轧制入口端数值模拟结果及分析

3.3.1入口端导向力对圆度误差的影响

3.3.2变导向力对环件圆度误差的影响

第4章环件轧制实验

4.1实验设备

4.1.1冷轧环机

4.1.2三坐标测量仪

4.2实验设计

4.3环件轧制实验结果

4.3.1固定导向力下轧制过程中环件圆度误差实验结果

4.3.2不同导向力下环件圆度误差实验结果

第5章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

附录 拟合圆圆心和半径计算程序