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环件冷辗扩技术是一种利用材料塑性成形原理来生产无缝环形件的冷加工工艺。由于其没有切削浪费,零件成形时间短,因而提高了材料的利用率和生产效率,而且经冷辗扩成形的环件组织致密性高、机械性能好、使用寿命长。环件冷辗扩成形技术诞生以来,其发展主要集中在小型、矩形截面环形件的数值模拟和生产实践,有关大型、异型截面环形件方面的研究成果相对比较缺乏,而在冷辗扩微观组织领域更是鲜有涉及。 本文以高速重载轴承内圈为研究对象,结合计算机软件数值模拟技术和实轧实验方法,从宏、微观两个方面对其冷辗扩成形技术进行了深入的系统研究。依据环形件轧制理论并参考精密冷辗机的主要技术参数,在ABAQUS软件中建立了高速重载轴承内圈冷辗扩有限元模型;通过对芯辊不同进给方式下冷辗扩过程力能参数的研究分析,确定了芯辊六工进进给(6级减速进给)方式;通过不同工艺参数下的冷辗扩数值模拟分析,阐明了工艺参数对高速重载轴承内圈冷辗扩过程力能参数的影响规律;基于交互正交试验设计方法,以高速重载轴承内圈内孔圆度为试验指标,进行了极差分析和方差分析,得出了最优工艺参数组合即驱动辊转速为14rad/s,芯辊第一工进进给速度为1mm/s、第六工进进给速度为0.2mm/s,分析结果还表明了驱动辊转速、芯辊第六工进进给速度与驱动辊转速的交互作用对内孔圆度影响显著,而其他因素或交互作用的影响均较小;基于XS-160精密冷辗机进行了高速重载轴承内圈冷辗扩实验研究,通过对比分析数值模拟和实验所得内圈成品成形效果和内孔圆度,验证了高速重载轴承内圈冷辗扩数值模拟的可靠性;针对冷辗扩实验所得成品圈,进行了金相组织实验,基于光学显微镜下研究分析晶粒大小和组织分布情况,揭示了高速重载轴承内圈冷辗扩金相组织演变规律。 本文针对高速重载轴承内圈研究所获得的一系列成果,进一步完善了大型、异型截面环件冷辗扩成形技术理论体系,为高速重载轴承国产化研究和生产提供了数值仿真依据和宏微观实验数据,对国民经济、科学技术发展具有较大的理论意义和实用价值。