超大型环件径轴向轧制过程偏移机理及自适应模糊控制方法研究

超大型环件径轴向轧制过程容易产生偏移,影响环件轧制稳定性和成形质量。为研究环件偏移机理及其控制方法,分析了轴向孔型滑移区中前滑区和后滑区的分布变化规律,建立了理想情况下不产生环件偏移时锥辊旋转运动学条件,获得了滑移区的最优速度匹配系数。此外,从历史轧制数据中归纳人工控制经验后提出了基于锥辊转速自适应模糊调节的环心偏移量控制方法,基于ABAQUS软件和VUAMP子程序开发,建立了集成有环心偏移量模糊控制算法的?10 m超大型环件径轴向轧制有限元模型,研究了采用最优速度匹配系数的常规控制和自适应模糊控制下的环心偏移量变化规律。结果表明,自适应模糊控制下的平均环心偏移量相比于常规控制降低了72.4%,仿真结果和试验数据均验证了所提超大型环件轧制过程偏移自适应模糊控制方法的有效性。     

环件径轴向轧制过程锥辊旋转运动学分析

稳定轧制是环件径轴向轧制过程保证产品质量的重要条件之一.文中基于几何关系和运动学原理,对环件径轴向轧制过程中锥辊与环件接触区旋转运动进行了研究,结果表明:轴向锥辊在与环件接触面处的旋转线速度尽量保持一致非常关键,轧制过程中应尽可能地保证锥辊锥顶点位于环件的圆心处.锥辊转速大于环件转速时,应增大径向孔型中的轧制力矩,使环件重新稳定;锥辊转速小于环件转速时,会导致轧制无法正常进行,出现环件位置严重偏移或卡环等现象.     

10m径轴向套筒轧机导向辊受力分析

导向辊在环件轧制过程中对工件起导向作用以保证轧制的顺利进行,控制产品最终的圆度。通过建立径轴向套筒轧机的力学模型,分析计算了平稳轧制时的导向力。通过研究环件的失稳模型,确定了最佳导向角,推导计算了致使环件失稳的最小导向力。对10 m径轴向套筒轧机的导向力进行了实例分析、计算分析,为导向辊的设计校核提供了理论依据。     

高铁轴承内圈冷辗扩导向辊闭环控制的研究

为提高异型截面环件轧制成形质量,基于ABAQUS平台建立了高铁轴承内圈冷辗扩仿真模型,利用子程序VUAMP,开发了数值模拟过程中导向辊闭环控制程序,并进行数值模拟。结果表明,导向辊在辗扩过程中贴合紧密、稳定,套圈成形质量较好,能适应各种工艺参数和毛坯参数的变化,提高了有限元仿真的准确性和可靠性。     

液压同步缸在辗环机导向机构中的应用研究

辗环加工中采用导向辊对环件进行导向,得到的环件圆度精度较低.该文利用液压同步缸,提出一种新的导向机构,能动态地控制环件外周的3个辊(1个驱动辊、2个导向辊)与环件的接触点总是处于同一个圆上,并且使得这3个辊对环件的作用力均衡,保证环件的圆度达到较高的精度.实验结果表明,采用这种机构进行辗环加工,环件圆度得到提高.     

立式轧环机轧制中环件运动学规律

提出在轧制过程中环件中心不在芯辊和驱动辊中心连线上的轧制几何模型，并基于此模型导出环件中心位移、速度、加速度、环件转动惯量及转速和转动加速度的计算公式，建立了环件的运动学参数与环件壁厚和轧制进给量之间的关系，为环件轧制过程的在线测量和控制提供理论依据。     

铝合金薄壁异形截面辗扩成形宏微观模拟

环件轧制作为一种无缝环筒类构件先进塑性成形技术,目前还难以实现铝合金薄壁带筋锥筒构件的近净成形制造.针对2A14铝合金薄壁异形截面环件,建立其辗扩成形宏微观耦合分析有限元模型,选用矩形截面环件作为坯料,基于有限元模拟获得了优化后的轧制孔型,并探究坯料初始温度及芯辊进给速度对材料成形性和微观组织演变的影响规律,得到微观组织均匀且孔型填充性良好的辗环工艺参数.环坯温度为470℃,芯辊进给速度为1.2mm/s,主辊旋转转速为30 r/min,上锥辊的压下速度为0.6 mm/s为最优工艺参数,能够满足2A14铝合金异形截面辗扩形/性控制要求,可为实际生产提供理论指导.     

高铁轴承内圈非对称冷辗扩成形力能参数分析

为提高高铁轴承内圈冷辗扩的成形质量,基于ABAQUS软件建立了高铁轴承内圈非对称冷辗扩有限元模型,通过Fortran语言编译了VUAMP子程序来控制芯辊、锥辊和驱动辊的运动,分析了芯辊进给速度、锥辊和驱动辊转速对高铁轴承冷辗扩过程中力能参数的影响规律。结果表明:芯辊初始进给速度、驱动辊转速对冷辗扩力能参数的稳定性影响较大,锥辊转速的影响则不明显;芯辊进给速度越小,驱动辊转速越大,轧制过程就越平稳。这一研究为实际生产和工艺参数优化提供了理论依据。     

宏观量与分布量结合的环轧过程控制系统设计

提出基于宏观量与分布量结合的最优环轧过程控制策略。采用刚粘塑性动力有限元模拟环轧动态过程,获得轧制过程中的分布量计算结果。结合环轧的运动关系和动力学方程等宏观量模型,确定最合理的轧制规程。提出环轧过程最优控制器的设计方法。该控制器可以使压力辊按要求的进给速率曲线运动,确保在最大环件直径增长率下获得无缺陷的成品。     

冷辗环机液压系统设计与控制

冷辗环机的液压系统对环件轧制过程具有重要影响。根据环件轧制的特点和工艺流程，研究了辗环机液压系统各液压回路，设计了符合辗环工艺要求的控制逻辑。芯辊液压缸控制回路换向平稳性好，圆度辊缸与测量液压缸两者的差动控制回路，能保证它们被动退回时压力恒定，平稳退回。整个系统运行平稳可靠，环件轧制质量高，设备成本低。     

环件冷辗扩中单辊随动导向运动规律研究

根据立式单导向辊随动导向冷辗环机的实际工况，建立了矩形截面环件和深沟球截面环件冷辗扩的运动学模型，分析两种环件的直径变化规律，研究了一定辗扩工艺条件下导向辊的运动规律。建立根据冷辗扩工艺来确定导向辊运动的一整套设计方法，并用MATLAB编写求解程序以求解所有的设计参数。精确地控制导向辊的运动规律有利于提高环件冷辗扩的精度。研究结果为冷辗环机的设计制造提供了依据。     

环件冷辗扩芯辊进给速度规范设计

针对环件冷辗扩的特点，结合环件冷辗扩机的工作原理，提出了四种不同的芯辊进给速度设计规范。以矩形截面为分析对象，根据进给速度为常数、每转进给量为常数、环件外径增长速度为常数和随动导向辊圆心的旋转速度为常数这四种控制条件，提出了芯辊进给速度设计方法，推导出了直径的增长规律。根据试验数据，以Abaqus为平台，模拟了四种进给速度规范下的辗扩过程，分析了冷辗扩力和环件成形的圆度变化规律。总结了四种设计方案的优缺点，提出了在不同辗扩阶段采用不同的进给规范的设计思路，以期能为环件冷辗扩的工艺和控制设计提供新的理论依据。     

航空自润滑关节轴承的内锥面滚铆工具设计

依据航空标准的规定要求,研究了一种新型的翻边固定的滚铆工具,以实现滚轮纯滚动、表面质量好、对轴承启动力矩影响小的质量目标。根据速度合成定理研究了滚轮实现纯滚动的条件,设计了内锥面的滚轮;以滚铆MS14101-9关节轴承为例,研究了两种滚轮对轴承外圈座圈之间的贴合度、轴承内外圈等效应力、轴向推出力、翻边表面质量的影响;最后,通过虚拟正交试验,以航空标准规定的轴承启动力矩范围为约束,以翻边固定后的轴承内圈外球面位移变化量为优化指标,研究了内锥面滚轮的滚铆工具的翻边载荷和公转转速的参数优化。研究结果表明：内锥面滚轮的工具可实现良好的工艺质量;当翻边工具的翻边载荷4000 N、公转转速200 r/min时,可以保障翻边固定后工艺质量指标和轴承启动力矩在航空标准规定范围内。     

On-line measurement method for various guide modes of vertical ring rolling mill

This paper analyzes the interaction modes and rules between ring and rollers in vertical ring rolling process, and then establishes mathematical models of ring geometric shape and size corresponding to various guide modes. Using the models, the accurate expressions of ring’s radius are derived. Furthermore, the geometrical surfaces which represent the relations of ring’s outer radius versus displacement of driving roller and measuring roller are constructed. To obtain simple formulas suitable for the Programmable Logic Controller (PLC), the precise and simple functions of ring’s outer radius in rolling process are derived based on the surface-fitting method. In addition, a reliable displacement measurement device which is composed of the raster rulers and PLC is also introduced. The results of this paper can supply a practical method for on-line measurement and process control of vertical ring rolling.     

圆柱滚子轴承旋转精度数值计算及试验研究

针对圆柱滚子轴承旋转精度,提出了轴承外圈径向跳动数值计算方法,并对外圈滚道形状误差进行了试验研究。根据轴承元件运动及几何关系,建立了轴承外圈径向跳动数值计算模型,分析了外圈滚道圆度误差幅值、圆度误差阶次、滚子个数以及径向游隙对轴承旋转精度的影响规律,并验证了模型的正确性。分析结果表明,外圈滚道圆度误差幅值对轴承旋转精度影响较大;当轴承外圈圆度误差阶次与滚子个数满足特定关系时,轴承旋转精度显著降低;对于外圈滚道圆度误差波形变化较剧烈的圆柱滚子轴承,滚子个数对其旋转精度影响较大。对轴承外圈滚道圆度误差试验研究结果表明,外圈滚道圆度误差服从正态分布;轴承外圈滚道圆度误差幅值随圆度误差阶次呈指数曲线变化;获得了外圈径向跳动与外圈滚道谐波分布参数的函数关系式,可用于外圈径向跳动的预测。     

轴承套圈冷辗加工过程有限元模拟分析

运用大型通用有限元程序 ,建立轴承套圈冷辗加工的力学模型 ,采用非线性Lagrange大变形有限元方法 ,对工件金属的弹塑性变形过程进行模拟分析。通过工件工作区的应力分布云图考察金属材料的塑性流动情况 ,分析冷辗成形的机理。观察模型加载后不同时间应力分布云图的变化 ,并对比不同尺寸的辗辊、以及大小不同的载荷对工件加工变形过程的影响。分析冷辗加工中经常出现的轴承套圈失圆等异常情况形成的原因     

Numerical simulation and experimental study on geometry variations and process control method of vertical hot ring rolling

The accurate geometry and effective control during the ring rolling process are the prerequisites for the ring products’ precise forming. In this paper, the interaction modes and rules between ring and rolls in vertical hot ring rolling (VHRR) process are analyzed, and the change laws of the ring’s geometry are studied. Based on the ABAQUS/Explicit software and its subroutine VUAMP, the finite element (FE) model of the VHRR process with measurement and control is established. Then, the ring rolling process of a groove-section profile ring is simulated. During the simulation, the ring’s outer diameter, roundness error, and the stability of the rolling process are detected in time, and the close-loop control of feed plan of the drive roll and measuring roll are also employed. The results obtained show the following: (1) Four feed stages are divided by means of a step-down feed movement, that is, bite stage, main rolling stage, precise forming stage, and sizing stage. (2) At bite and main rolling stages of the VHRR process, the ring’s center swings in a spiral line, and the rolling process is unstable, the ring’s roundness becomes worse, while the process is entering the precise forming stage, by means of the guide roll, the rolling process becomes steady and the ring’s roundness tends to be better. (3) The measuring roll contacts with the ring at the main rolling stage, afterwards, it is pushed back at the precise forming stage by ring’s growth. When the measuring roll meets the desired displacement value, a stop feeding command will be fed back, and the ring rolling process enters the sizing stage. At the sizing stage, the ring’s outer diameter still increases a little. (4) A series of VHRR experiments are conducted, and FE results are in good agreement with experimental results. The absolute errors of the ring’s outer diameter and the roundness are within 1 mm. The research results of this paper have practical significance to guide the VHRR production.     

热辗中摩擦系数对环件圆度影响的仿真模拟

导出了端面辊运动学方程，并根据端面辊运动方程和抱辊运动方程，应用有限元方法建立了环件的运动模型，在不同的摩擦系数下对其运动进行了仿真模拟，通过对运动过程中芯辊和驱动辊的受力进行分析，从而得出环件的受力过程，最后得出摩擦系数对环件圆度的影响，该结论对于以后的实际生产有很大的参考价值。     

旋压件的成形质量及其控制参数

本文着重讨论了旋压件成形质量的影响因素,工艺选择以及控制方法。研究结果表明,为了得到质量良好的旋压件,除了要控制好减薄率、主轴转速、芯模和旋轮之间的间隙,迸给比、旋轮安装角、旋轮圆角半径等关键参数外,还必须要注意旋压湿度、毛坯厚度、旋压道次与热处理等问题。