环件轧制理论和技术.pdfVIP

第 一 章 　　绪 　　论 环件轧制又称环件辗扩或扩孔 ，它是借助环件轧制设备 轧环 机 （又 称 辗 扩机或扩孔机 ）使环件产生壁 厚减 小 、直径扩 大 、截面轮廓 成形 的塑性加工工艺 。 环 件 轧 制 是 连 续 局 部 塑 性加 工 成 形 工 艺 ，与整 体 模 锻 成形 工 艺相 比 ，它具有 大 幅 度 降低 设备 吨位 和 投 资 、振 动 冲 击 小 、节 能节 材 、生 产成 本 低 等 显 著 技术 经 济 优 点 ，是轴承 环 、齿 轮 环 、法 兰 环 、火 车 车轮 及 轮 箍 、燃汽 轮 机 环 等 各 类无 缝 环 件 的先进 制造 技 术 ，在 机 械 、汽 车 、火 车 、船 舶 、石 油 化工 、航 空航 天 、原子 能等 许 多工业领域 中 日益得 到广泛 的应用 。 环 件 轧制 是 轧 制 技 术 与机 械 零 件制 造 技 术 的交 叉 和 结合 ，它有 如 下特 点 ：① 驱 动 辊 与芯辊 直 径 相 差 悬殊 ；② 驱 动 辊 作主 动 旋 转 轧 制运 动 ，芯辊 作 从动 旋 转 轧 制 运 动 ，且 它们 的转 速 不 同 ；③ 旋 转 轧 制运 动 与 直 线进 给 运 动 相 互独 立 ；④ 径 向 轧 制 运 动 与端 面 轴 向轧 制运 动 相 互 制 约 ，并 都 受 到 导 向运 动 的约束 与干 涉 ；⑤ 轧 制 中环形毛坯反复 多次通过高度逐渐减小 的轧制孔 型 ； 环 件 变 形 区几 何边 界 是 复杂 的 、不 稳 定 的 ，变 形 的热 、力 条 件 也是 动 态 变 化 的 。 由于 这 些特 点 ，环 件 轧 制 不仅 表 现 出 了普 通 平 板 轧 制 、异 步 轧 制 、型材 轧 制 、多道 次 轧 制 的性质 ，而 且 还 表 现 出了这 些 轧 制 的耦合 性 质 。环 件 轧制 不仅 表 现 出了几 何 非 线 性 和物 理 非 线 性 ，而 且还 表 现 出 了几 何非 线 性 和 物 理 非线 性 的耦 合 性质 。环 件 轧 制 不仅 受 到静 力 学 、运动 学和 动 力 学 因素 的影 响 ，而 且还 受 到这 些 因素 的耦 合 影 响 ，因而 环 件 轧制变形具有高度 的复杂性 。 环 件 轧制 中存 在 并经 常 发 生 ：①环 件 在 孔 型 中不 转 动 ；②环 件 在 孔 型 中转 动 但直径不扩大； 环 件 及 轧 辊 强 烈 自激 振 动 ；④ 环 件 突然 压 扁 ；⑤ 环 件 直径 扩 大 速度剧烈变化； 已经成形 的环件截面轮廓在 轧制 中又逐渐 消失等各种特有现 象 。 任 一 现 象 的 出现将 会 破 坏环 件 轧 制 的稳 定性 ，导致 环 件 轧 制 过 程 无 法 进 行 ，并产 生 轧 制 废 次 品 。现 有 的环件 轧 制 理 论 还 无法 阐 明这 些 现 象 ，因而 从 工 艺设计 和 过 程 控 制 上主 动 消 除和 避 免这 些 现 象还 难 以做 到 。关 于环件 轧 制 工 艺技 术设计 ，有 关 设计 手册 只是 给 出 了一些 经 验 性 的原 则 ，缺 乏系 统 的设计 计 算 方 法 ，难 以满 足 环 件 轧 制技 术 应 用 和 发 展 的需要 。鉴 此 ，本 书作 者 从 理论 、实验 和 生 产应 用 上 对 环件轧制技术进行 了系统深入 的研 究 ，以期为环件轧制技术设计提供依据和方法 ， 进 而促进 我 国环件 轧制技术发展 ，提 高环件 轧制技术经济水平 。 第 一 节　　环 件 轧 制 的分 类 一 、径 向轧制 以立 式径 向轧环机 轧制成形为例 ，环件径 向轧制 原理如 图 所示 。驱动辊为 主 动辊 ， 同时作 旋 转 轧制 运 动 和直 线进 给 运 动 ；芯辊 为 被动 辊 ，作从 动 旋 转 轧 制 运 动 ；导 向辊 和 信 号 辊 都 为 可 自由转 动 的从 动 辊 。在 驱动辊作用 下 ，环件通过驱动辊 与芯辊构 成 的轧制孔 型产生连续局部塑性变 形 ，使环件壁 厚减 小 、直径扩 大 、截面轮廓 成形 。当环件 经过 多转 轧制变 形且直径扩 大到预 定尺 寸 时 ，环件 外 圆表面 与信 号