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环件辗扩是借助于辗环机使环件产生壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的先进的回转塑性加工工艺。而环件冷辗扩则是指在常温下对坯料进行辗扩,它具有节能、节材、高效、低噪声等优点,很好的顺应了现代塑性加工技术精密、优质、低耗、清洁的发展趋势,有着极大的经济和社会效益。
目前辗扩技术中运用比较成熟的是热辗扩,而且主要是应用于矩形截面环件和对称截面环件的辗扩。而关于非对称截面环件冷辗扩成形理论和技术设计方法的研究尚处于起步阶段。本文通过对典型的非对称截面环件—滚柱轴承外圈的成形过程的冷辗扩模拟分析和实验,对轴承外圈的冷辗扩成形规律进行了研究。
本文基于环件辗扩理论和弹塑性有限元理论,以ABAQUS为平台,建立了轴承外圈冷辗扩过程的有限元分析模型。利用大型通用有限元软件ABAQUS所提供的ABAQUS/Explicit模块对其成形过程进行模拟分析。研究了工艺参数对冷辗扩成形结果的影响规律,对冷辗扩过程中不同时刻的应力与等效应变关系进行分析,对冷辗扩过程中的金属流动特性进行分析,并对模拟过程中出现的缺陷进行分析,找出缺陷产生的原因。通过对工艺参数进行合理地调整,减小或者消除缺陷。
根据模拟的结果,本文提出了模具和环件毛坯设计的要点,并获得了非对称截面环件冷辗扩参数,如:驱动辊转速、芯辊进给速度、导向辊的运动轨迹的最优值,为今后同类型的环件的冷辗扩提供了参考。