锻压设备——辗环机作业

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1、基于本实验室的情况，以辗环机（也称轧环机）为例简要分析。1.辗环机的研究现状和发展趋势辗环机是属于锻压设备中旋转成形机械的一种，采用电机驱动和机械传动，在工作过程中，设备的工作部分和所加工的零件，二者同时或其中之一做旋转运动。零件局部变形，故加工时需要的力能较小，也可以加工尺寸较大的工件；由于加工过程中工件或设备工作部分做旋转运动，所以更适合加工轴类、盘类、环类等轴对称零件。按变形特点可以分为径向辗环机、径-轴向辗环机和多工位辗环机。国内研究状况：我国于20世纪50年代开始应用环件轧制技术生产轴承环，1959年在上海建立了锤一压力机一扩孔机的轴承环轧制生产线。至此

2、，环件轧制技术已经成为机械零件生产的高效、先进和主要的工艺方法之一，受到越来越广泛的认识。20世纪90年代，我国自制的热成形辗环机辗压力为20000kN,辗压件直径达3500mm，轴向高度500mm。济南铸锻所研制的轴向一径向辗环机和武汉理工大学(原武汉工学院)研制的4500mm型齿轮毛坯辗扩机都采用微机控制辗压成形的汽车后桥从动锥齿轮坯尺寸形状精度已达世界水平。国内轧环设备主轧辊转速是恒定的，其优点是控制系统简单，不足之处是不能适用轧制不同材质的环件需要，设备能力不能充分发挥。提高轧制线速度可以充分发挥设各潜能，满足轧制不同尺寸环件对速度的要求。由西安重型机械研

3、究所自主开发研制的的5m径一轴向数控辗环机于2006年9月在西南铝业公司通过验收，设备运行良好，成功地轧制出满足我国航天工业急需的大型铝合金环件。这不仅证明了我国辗环机的设计和制造技术的进步，而且标志着我国轧制大型环件的工艺和控制技术的进步。国外研究状况：环件轧制技术是伴随着铁路运输业而发展的。英国在1842年建造了轮箍轧机，俄国奥斯特洛维茨铸造厂在1886年设立了火车轮箍生产车间。之后，环件轧制技术广泛应用于其他领域。1900年美国Midvale&Qrdanance公司副经理Slick提出了辗环工艺，1906年制成了Slick辗环机，1920年获美国专利。最早制

4、造环件轧制机器的国家是德国并用于生产的是蒂森机器公司瓦格纳工厂，该厂把配有自动上料和自动卸料装置的AGW400型辗环机在1985年首次投放市场。日本三菱长崎机工株式会社与瓦格纳公司在1991年合作生产了AGW型辗环机。近年来，在德国钢铁工程师协会环件轧制委员会以及生产厂家的大力支持下，各研究机构在环件轧制在线控制方面进行了大量的研究。所以，环件轧制技术又上了一个新台阶。在环件轧制的实验室研究方面，Hawkyard在1984年考察了压下速度、摩擦条件、环件形状及孔型尺寸等因素对孔型中金属流动及环件截面形状的影响。初步探讨了轧制异形截面环如何保证环件外径达到规定尺寸时

5、，环件材料恰好充满孔型，形成理想的截而形状的问题。Hawkyard采用平砧锻造平板时的滑移线场解首次给出轧制力和力矩的简洁表达式。与实验结果对比，轧制力公式的误差小于10%，轧制力矩的误差在15%左右。环件轧制中金属变形复杂。因此，对金属变形规律的进一步研究多采用上限法或能量法。Yang用能量法研究了L形截面环轧制力矩变化规律，分析中考虑了芯辊压下速度的影响，计算和实验表明，当压下速度较大时，其对轧制力矩确有一定影响，但芯辊压下速度较小时，它的影响可忽略不计。上述各种理论分析方法此无法提供环件内部精确全面的应力应变信息。随着计算机技术和塑性理论的发展，用有限元方法

6、模拟塑性成形过程弥补了各种解析或半解析方法的不足，被用来解决了许多实际问题。近年来的研究：近年来，国内各个行业对大型环件的需求量越来越大，同时对各种型号的辗环机的要求也在不断的变化。国内生产辗环机的企业较多，济南铸造锻压机械研究所有限公司、中国重型机械研究院有限公司、青岛青锻锻压机械有限公司、青岛琪源锻压机械有限公司、中国洛阳华众机械制造有限公司、天津市天锻压力机有限公司等企业进行辗环机的开发研究和生产都在逐步向国际主流方向靠拢。燕山大学许思广用三维刚塑性有限元法分析了横断面为对称的辗环变形过程，以及辗环过程的热祸合问题。郭正华等人则采用刚(粘)塑性动力显示有限元

7、法模拟了环件热轧时的金属流动规律，模拟结果不但得到环件轧制的接触力、等效应变速率和等效应变的分布，还揭示出环坯形状、尺寸、温度和轧制加载速度对工艺性指标和效率指标的影响。华林、赵仲治、张猛等人在环件辗扩工艺，辗扩力和力矩计算方面及辗扩进给规范等辗环工艺的研究中取得了成果，并于2001年，华林等人撰写了著作《环件轧制理论和技术》。该书经过长期的理论和实践操练，从静力学、运动学、动力学、几何学、塑性成形原理和系统控制等方面深人研究环件轧制条件、成形运动规律、力能设计方法、工艺设计方法和过程控制方法，揭示了环件轧制的物理本质，建立了环件轧制的理论体系。书中介绍的工艺流程

8、、工步设计