冷辗扩过程实时测控技术的发展状况

冷辗扩是一种生产高精度、高性能无缝环的技术,其过程具有很强的非线性.实时测量和在线控制是保证冷辗扩过程平稳,提高环件质量的手段,是冷辗扩技术的关键之一.介绍了冷辗扩机的工作原理,包括测控系统的组成与控制原理.详细叙述了冷辗环机的计算机控制系统、进给伺服系统、测量反馈系统、过程参数及控制规律的特征.比较了国内外冷辗环机的性能,指出冷辗扩工艺动力学模型、计算机工艺规划、冷辗扩机的自适应能力、伺服系统、圆度辊控制、过程监控是目前研究的重点.     

辗扩成形系统的运动分析

研究辗扩成形系统的运动学规律, 导出了芯辊进给运动、环件辗扩成形运动 (包括环件直径扩大运动、环件转动和平动)、抱辊系统随动等的运动学方程, 确定了环件直径扩大运动速度和加速度、环件旋转角速度和角加速度的极限范围。为辗扩成形系统运动机构参数的设计和工艺设计提供了理论依据, 并为辗扩成形系统整体优化及过程控制、仿真奠定了基础。     

金属环件冷辗扩数值模拟中圆度辊定位的研究

金属环件冷辗扩具有很好的发展潜力，而我国在该领域尚处于起步阶段。对金属环件冷辗扩数值模拟可以预测环件的塑性变形和受力情况，进而对工艺改进或者模具修改有参考作用。本文对辗扩中对圆度辊的定位问题进行了分析，并较好地实现了模拟效果。     

环形毛坯冷辗扩微元体变形及受力分析

针对环件冷辗扩的现状和特点,研究了多芯辊辗扩的成形原理.对环件多芯辊辗扩进行了运动学及力学分析,对环形毛坯冷辗扩微元体进行了变形分析,对多芯辊辗扩环形毛坯厚度方向的变形规律及芯辊的移动值应满足的切向应变与径向应变的关系进行了分析,推导出了最小瞬时压下量等所需工艺参数的数学表达式.研究结果可作为设计环件多芯辊辗扩工艺的理论依据.     

沟球环件冷辗扩过程中截面变化规律

在沟球环件冷辗扩过程中,环件外径的增长预测和导向辊的位置确定是确保平稳辗扩的条件之一,而这两者的决定因素在于辗扩过程中截面形状变化。采用商业软件ABAQUS/Explicit对冷辗扩过程进行三维建模,预测沟球截面环件的直径增长和截面形状变化过程。在D56G90型冷辗环机上进行实验,测量了不同阶段的环件直径和沟球截面形状。将实验测量结果分别与解析计算结果和有限元计算结果进行比较,得出三者之间的差别,从而发现误差。利用解析结果和实验结果来修正三维有限元模型,以便更加精确地利用有限元模型来预测环件直径的增长规律和截面变化规律。模拟结果可以用于指导环件冷辗扩的工艺制定和生产,以期提高环件的质量。     

深沟球轴承外圈冷辗扩破坏分析

以61932号深沟球轴承外圈冷辗扩为例,运用Deform-3DV6.1软件rillrolling模块进行数值模拟,分析了辗扩比和芯辊进给速度对环件破坏的影响,得出环件破坏与辗扩比以及芯辊进给速度之间的变化规律,为实际生产提供技术参考。     

冷辗扩芯辊受力及对其寿命影响分析

环件冷辗扩是一种先进的塑性加工工艺，而芯辊的使用寿命直接影响着冷辗扩的加工效率和生产成本。本文归纳总结了芯辊在环件闭式轧制中的受力状态，分析了芯辊所受力在辗压过程中的变化规律，为芯辊的材料选择和寿命预测提供理论依据。     

外台阶截面环形铸坯热辗扩成形工艺有限元模拟

基于DEFORM软件,建立了外台阶截面环件热辗扩有限元模型,模拟分析了材质为42CrMo钢的环形铸坯热辗扩过程.结果表明:在选定的热辗扩工艺参数下,辗扩后环件表面平整光滑,无凹坑缺陷,成圆规整;与成形辊接触的环件内外层金属的流动速度大于芯部的流动速度;与成形辊接触的环件内外层金属等效应变较芯部大;在辗扩过程中,环件芯部的温度下降始终较内外层平缓,内外层金属的温度呈锯齿状下降趋势.本文的研究对外台阶截面环形铸坯热辗扩成形工艺的设计、环件质量预测与控制具有指导意义.     

环件冷辗扩中残余应力的有限元研究

环件冷辗扩中的残余应力对零件的精度会产生很大的影响.应用商业软件ABAQUS/Explicit,以深沟球轴承外套罔6308冷辗扩为例,建立起沟球截面环件冷辗扩的有限元计算模型.将在ABAQUS/Explicit中计算完毕的结果导人到ABAQUS/Standard中,编写了残余应力的求解程序.通过对比环件冷辗扩中6个不同阶段的残余应力计算结果,发现深沟球截面环件的残余应力随着变形量的增加而增大,整圆阶段有利于残余应力的下降,环件内部残余应力分布是不均匀的,而且数值在110～200MPa之间.     

冷辗环件数值模拟中圆度的计算方法

冷辗工艺广泛应用于环件的加工，在冷辗环数值模拟与优化过程中，圆度是重要的目标设计变量。以有限元分析软件DEFORM-3D为背景，介绍一种利用对称面上的结点计算环件圆度的方法。首先根据环件的对称性，提取对称面上的结点建立网状结构，然后利用坐标系变换和计算机图论的方法，判断出外圆结点，并由此近似计算环件的圆度。     

环件轧制和摆动辗压精密成形技术

阐明了环件轧制和摆动辗压两种精密成形技术原理和工艺特点。基于成形原理和工艺要求,介绍了轴承环件精密冷轧成形、高压开关环件精密热轧成形、齿轮和凸轮精密冷摆辗成形等典型零件精密成形技术生产应用情况。针对环件轧制和摆动辗压精密成形现状,分析了其技术发展趋势和面临课题。     

UCMW冷连轧机有带钢模式标定技术研究

以五机架冷连轧UCMW轧机为研究对象,研究了其有带钢模式的轧机标定技术。阐述了标定理论,对标定流程和一、二级通信信息进行了研究,建立了标定数据档案,并对标定程序进行了优化。通过实际轧制数据,分析了压上缸位置差、标定力设定和调平控制对轧制的影响。结果表明,压上缸位置差影响轧制力偏差和张力偏差;提高标定力,可有效去除弹跳曲线的非线性段对辊缝值计算的影响,有利于厚度控制精度的提高;减少调平控制投入时的压上缸位置差,提高了轧机自动化控制精度及轧制稳定性。标定数据档案已在现场实际应用,为轧制调平和轧机功能精度管理提供了依据。     

攀钢1 220 mm冷连轧机轧制力模型参数自学习分析

在冷连轧过程控制中,影响轧制力模型预报精度的主要因素是材料的屈服应力和摩擦系数。攀钢1 220 mm冷连轧机屈服应力模型通过机架屈服应力自学习、材料等级屈服应力自学习以及材料类别屈服应力补偿来确保屈服应力模型的计算精度。为提高摩擦系数模型的计算精度,除了在模型中充分考虑轧制速度、轧辊粗糙度及轧辊磨损等影响因素外,还引进了低速摩擦系数的自学习形式。另外,攀钢1 220 mm冷连轧机轧制力模型针对特定的轧制条件分别采用调整屈服应力和摩擦系数的自适应学习方法,在实际应用中能够迅速提高轧制力模型的预报精度。     

低镍奥氏体不锈钢冷轧边裂原因分析

针对低镍Cr-Mn-Ni-N奥氏体不锈钢冷连轧过程中的边裂问题,采用金相显微镜、扫描电子显微镜分析了断口、边裂位置附近、正常位置显微形貌;分析了冷轧带钢横向应力、轧制力分布规律。结果表明,钢中镍元素偏析、存在Al₂O₃夹杂物、形变马氏体组织含量增加,以及带钢边部应力、轧制力较大,是导致低镍奥氏体不锈钢冷连轧过程出现边裂,甚至导致断带的主要原因。为此,提出了连铸冷却模式采用弱冷;在热连轧铸坯加热及后工序带钢固溶退火工艺中对材料合金元素进行均质化处理;优化冷连轧工艺,保证第1道次压下率为30%~35%,总压下率为50%~68%,使马氏体形变组织得到有效控制;保证原料楔形、板凸度等在合理范围内,并通过调整弯辊力来改善轧制力的横向分布等措施,使带钢轧后边裂断带率由0.98%降至0.25%。     

基于自适应遗传算法的冷连轧轧制力模型自学习

为提高轧制力模型的设定精度,以包含冷连轧带钢轧制过程变形区金属塑性变形和入口、出口弹性变形的Bland-Ford-Hill模型作为冷连轧轧制力模型,提出利用改进自适应遗传算法对平均变形抗力和摩擦系数进行寻优搜索,得出满足实际轧制力精度的平均变形抗力和摩擦系数,进而通过指数平滑法计算出平均变形抗力和摩擦系数的自学习系数,实验结果表明,该模型自学习后轧制力的设定精度可以满足在线控制的要求。     

中大型冷辗机LN300结构设计

近年来,冷辗扩技术在中小型轴承套圈加工中得到广泛应用,有效降低了优质轴承批量制造及其成规模优化加工的工艺成本。但市场上尚缺乏中大型冷辗机,影响冷辗技术进一步推广应用。本文通过分析中大型冷辗机的特点,建立LN300型中大型冷辗机的辗压力模型、驱动力模型,以此为基础设计设备各部件的尺寸参数并通过有限元仿真对其进行应力分析。最终给出了设备的应用范围,并通过实际加工对其进行了工艺测试。     

环件冷辗扩技术现状和发展

简要地介绍了环件冷辗扩原理、冷辗扩工艺、冷辗设备、加工过程控制参数、模具寿命及有限元模拟技术的现状和发展,并指出了环件冷辗扩还缺乏精确而系统性的研究,弹塑性有限元研究才刚刚起步,通过模拟来优化加工过程参数在国际上也几乎没有公开发表的文献。因此,应该从理论、有限元模拟、材料、设备、热处理、模具等多学科联合攻关研究,才能使我国的环件冷辗扩技术跃上一个新的台阶。     

局部加载控制不均匀变形与精确塑性成形研究进展

局部加载控制不均匀变形与精确塑性成形关键理论与技术研究,既是先进塑性成形学科前沿领域中的关键和挑战性课题,又是航空航天高技术发展的迫切需求。文章以局部不均匀加载实现通常极难的板面内弯曲成形为切入点,发展了控制不均匀变形以实现精确塑性成形的理论与技术,为我国先进飞机发展面临的大型复杂整体钛框成形制造难题的解决,提供了启示。建立了薄壁管数控弯曲失稳起皱、回弹、截面畸变预测和成形极限分析的模型、过程仿真和优化设计的方法;揭示了其关键影响因素和影响规律;实现了难度很大的薄壁管小弯曲半径数控弯曲精确成形。建立了多道次普旋、曲母线和带内筋件强旋等复杂过程三维仿真模型,提出了解决不均匀变形导致的复杂成形缺陷和旋轮轨迹优化设计难题的方法。解决了大型铝型材先进等温挤压中迫切需要解决的多场耦合作用下温度与速度效应和控制的重大难题。发展了复杂环件辗扩过程和控制仿真的三维有限元模型以及临界摩擦系数确定的解析-数值方法;总结了冷辗扩3种塑性变形行为及多因素耦合对辗扩过程的影响;提出了率相关晶体塑性模型在有限元中实现的稳健算法,实现了冷辗扩宏观变形行为的细观响应描述。