随着经济的发展,大口径无缝钢管将在石油、造船、航天等领域的需求量将大大增加。大口径无缝钢管的质量与关键生产设备——扩径机密切相关。本论文以江苏诚德钢管有限公司申请的无缝钢管扩径机的专利为工程对象。本论文的主要研究内容如下:第一章为绪论,主要介绍无缝钢管以及扩径机的发展现状,最后介绍了本课题的研究背景和主要工作。第二章为无缝钢管扩径生产线的总体规划,主要介绍扩径机生产线的工艺流程和设备组成。第三章为无缝钢管扩径机的工具设计,首先介绍轧制工具设计基本原理,然后运用空间啮合的基本原理,通过坐标变换建立轧辊辊形的数学模型,运用Visual Basic平台对CATIA进行二次开发,使得轧辊辊形的设计能够快速化、参数化,较以往的传统设计更加快速、准确。最后简要介绍轧辊、顶头在制造中的选材、加工工艺。第四章为无缝钢管扩径机的力学分析,通过传统的公式法确定轧辊与钢管的接触面积和单位表面的压力。然后对一个算例(第四章的轧辊)进行计算,以便对第五章的仿真进行验证。第五章为利用ANSYS/LS-DYNA进行模拟分析,通过导入第三章创建的三维模型,运用ANSYS/LS-DYNA软件对无缝钢管扩径过程进行仿真,分析得到轧制力。然后与第四章的计算结果进行对比,验证结果的正确性。从而验证参数模型设计的准确性。第六章为总结与展望,本章简要说明本论文所完成的工作,并展望了今后要进一步完善的地方。