环件轧制是无缝环件生产的一种高效的先进加工方法。它借助于环件轧制设备——轧环机,使环件产生壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的连续局部塑性变形,获得所需的环件。具有省力、节能、节材、生产率高、生产成本低、产品范围广等显著特点,广泛应用于机械、冶金、化工、能源和航空等许多工业领域。本文介绍了环件轧制的原理、工艺特点和存在的问题,分析了冷轧环机的结构及国内外研究现状,并以D56G90型冷轧环机为对象,分别对冷轧环机的伺服进给系统和圆度辊系统进行了深入分析与研究。 伺服进给系统是提供轧制力的重要部件,它的刚度直接影响滑块的定位精度、控制系统的稳定性、环件的精度和轧制效率。本文通过对伺服进给系统结构的分析,推导出了进给系统综合刚度的解析表达式,并对伺服进给进行了运动模拟。在刚度分析中引入了“失动量”的概念,指出伺服进给系统的失动量由机械系统的失动量、伺服系统的失动量和传动系统的失动量组成,并对伺服进给系统的失动量进行了定量分析,得出了伺服失动量相对于机械、传动失动量可忽略不计的结论,由此对伺服进给系统的结构进行了改进,即将滚珠丝杠的“一端止推一端自由”固定方式改为“两端止推”,使伺服进给系统在其他条件不变的情况下失动量减小了11.3%。 圆度辊系统对轧制环件的圆度、锥度和尺寸精度有重要影响。本文分析了圆度辊结构对轧制过程的影响,得出了随动圆度辊结构更有利于环件轧制的结论,并对圆度辊随动约束力与随动位置进行了分析,得到了相应的计算表达式。利用ADAMS分析软件对D56G90型冷轧环机的圆度辊系统进行了运动仿真分析,得出了各运动部件的位移、速度、加速度随时间的变化规律。此外,还对圆度辊系统进行了静态分析,得到了圆度辊系统的固有频率。 本文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,为进给系统的设计和改进指明了方向;有关圆度辊结构的结论和仿真分析结果,对冷轧环机的设计具有指导意义。