【摘要】：雙輥擺輾成形是從普通擺輾成形技術(shù)中演變出來的一種金屬塑性回轉(zhuǎn)成形新工藝,它通過對坯料局部加載,多次累積,最后整體成形,與傳統(tǒng)的整體成形工藝相比,其優(yōu)點(diǎn)為成形所需壓力小,成形過程更穩(wěn)定,工件質(zhì)量更好,其較易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化生產(chǎn),可廣泛用于成形難、端面復(fù)雜及厚度薄的圓盤件、環(huán)形件以及端面齒輪等,還可適用于需要大噸位的擺輾成形件。然而雙輥擺輾技術(shù)還處于不成熟階段,無論是其擺輾成形理論,還是機(jī)器設(shè)備的開發(fā)制造,都還存在很大的優(yōu)化空間。本文以課題組自主研發(fā)的雙輥擺輾機(jī)為基礎(chǔ),對其工作原理進(jìn)行分析,探究了雙輥公轉(zhuǎn)、軋輥?zhàn)赞D(zhuǎn)與模具、坯料進(jìn)給運(yùn)動之間的相互影響機(jī)制,構(gòu)建出擺輾變形過程中的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)模型,推導(dǎo)完善了擺輾過程中的接觸面積、成形力、矩以及電機(jī)功率的理論計(jì)算方法與公式,同時(shí)還得到雙輥擺輾的穩(wěn)定輾壓條件,這些都為雙輥擺輾機(jī)的設(shè)計(jì)與分析提供了有力的的理論支撐。依據(jù)雙輥擺輾機(jī)架和傳動件的負(fù)載規(guī)律,并結(jié)合實(shí)際需求,本文制定出5000kN雙錐輥擺輾機(jī)的基本設(shè)備參數(shù),設(shè)計(jì)出樣機(jī)結(jié)構(gòu),然后通過UG分別對各組成部分的相關(guān)零部件進(jìn)行造型與裝配,得到樣機(jī)主體的三維模型。同時(shí)還對樣機(jī)傳動部分的主軸、軋輥軸,分別構(gòu)建了有限元模型,進(jìn)行剛度、強(qiáng)度以及模態(tài)頻率的校核,不僅驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性,同時(shí)還對不符合強(qiáng)度要求的軋輥軸連接處結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。通過構(gòu)建樣機(jī)機(jī)架部分的力學(xué)模型,對其預(yù)緊與滿載狀態(tài)下的應(yīng)力、應(yīng)變情況分別進(jìn)行分析,確認(rèn)了機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與預(yù)緊力設(shè)計(jì)的合理性。為了在保證機(jī)架性能的同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)輕量化,本文還對樣機(jī)進(jìn)行了一系列的優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先通過拓?fù)鋬?yōu)化,在滿足剛度的情況下,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化,再借助靈敏度分析,得到主要板結(jié)構(gòu)對機(jī)架性能的影響規(guī)律,最后再基于尺寸優(yōu)化,確定出設(shè)計(jì)機(jī)架各組成板的合理板厚,從而完成樣機(jī)機(jī)架的整體優(yōu)化改進(jìn)。通過對5000kN雙輥擺輾機(jī)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化,既為工廠目前的實(shí)際制造提供了參考與支持,又對今后更優(yōu)性能雙輥擺輾機(jī)的設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)與指導(dǎo)。
【圖文】：

技術(shù)路線

輾機(jī)的雙輥相對于設(shè)備主軸既公轉(zhuǎn)又自轉(zhuǎn)，而下模和工件相對于主軸不發(fā)生轉(zhuǎn)動，運(yùn)動和受力較復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)和工作原理也不同于一般壓力機(jī)。雙輥擺輾成形原理如圖2-1。雙輥擺輾機(jī)的主軸軸心線兩邊各裝有一個(gè)錐輥，它們自轉(zhuǎn)時(shí)的軸線與主軸軸心線相交于一點(diǎn)[31]，交角為 α=45°，錐頂角 β=90°，這種關(guān)于軸線對稱的設(shè)計(jì)，在增大接觸面積的同時(shí)可以讓擺輾機(jī)的機(jī)體受載更加均勻，從而很好的改善整體的受力情況。首先主軸在主電動機(jī)的帶動下開始旋轉(zhuǎn)，，接著隨著動力的傳遞，整個(gè)傳動件就會一起繞主軸軸線公轉(zhuǎn)。又由于液壓缸的驅(qū)動
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG305

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本文編號：2653856