环件轧制是一种生产无缝环形件的特种加工工艺,它是通过局部连续轧制方法,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形件,它具有省力,节能、节材、生产率高、生产成本低、产品范围广等显著特点,在工业领域有着广泛的应用。 本文基于环件轧制理论,运用相关的数学知识和理论力学知识,研究了冷轧过程中矩形截面环件轧制成形的运动测量,并建立相关的几何模型和数学模型,揭示了冷轧过程中环件的变化规律: 随着轧制过程的进行,环件的内外径随类似于双曲线的曲线逐渐增大,且环件内径增大速度大于外径增大速度;在卧式轧环机和立式轧环机下,随着轧制过程的进行,环件中心的位移、速度及加速度不断增大;随着轧制过程的进行,环件绕其中心的转动惯量不断增大,导致环件的转速不断减小,这样有利于环件的整圆和最终成形环件的精度。 对于立式轧环机,当导向辊固定导向时,其旋转速度与环件的尺寸和运动无关,而与导向辊的尺寸、驱动辊的尺寸和运动有关;当导向辊随动导向时,导向辊既有旋转运动,又有平动,且导向辊圆心的平动角速度随着轧制的进行越来越大。 建立了驱动辊和芯辊的运动模型;在更精确的计算模型下,得到冷轧过程中矩形截面环件的轧制时间,轧制生产率及轧制圈数;在开式轧制中,随轧制过程的进行,轧制力逐渐减小,而轧制力矩逐渐增大,在闭式轧制中,随轧制过程的进行,轧制力逐渐减小,轧制力矩也逐渐减小;建立了轧制过程中体积增量及其分配的计算模型,为在线预测环件毛坯体积误差并进行合理分配提供了理论依据; 研究了偏心环件的轧制成形,并基于轧制成形的条件,得到偏心环件轧制成形的偏心距的范围。 本文在考虑冷轧过程中环件的内外轮廓线均为阿基米德螺线的情况下,对矩形截面环件的轧制成形规律进行了研究,得到了较精确的几何模型和计算模型,为环件轧制过程的模拟提供了理论依据和实验依据,同时理论分析的结果与实际轧制生产过程中的结果有较好的吻合。