徑—軸向輾環(huán)機(jī)軸向軋制機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化.pdf

1、徑-軸向輾環(huán)機(jī)是通過(guò)對(duì)熱態(tài)環(huán)件同時(shí)施加徑向和軸向軋制力，使環(huán)件產(chǎn)生連續(xù)的局部塑性變形，從而擴(kuò)大環(huán)件直徑、減小環(huán)件壁厚、實(shí)現(xiàn)環(huán)件截面輪廓成形的塑性加工設(shè)備。徑-軸向輾環(huán)機(jī)是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自動(dòng)化程度高、重型的超大數(shù)控設(shè)備，通常采用臥式機(jī)身結(jié)構(gòu)，用于大型和特大型環(huán)件的軋制成形。
　　 本文以某型號(hào)徑-軸向輾環(huán)機(jī)為研究對(duì)象，采用ANSYS軟件對(duì)軸向軋制機(jī)構(gòu)裝配體進(jìn)行了有限元分析，分析了軸向軋制機(jī)構(gòu)的剛度以及各個(gè)部件的強(qiáng)度。對(duì)錐輥進(jìn)行了溫

2、度場(chǎng)與熱應(yīng)力場(chǎng)的有限元分析，得到了錐輥溫度場(chǎng)、熱應(yīng)力場(chǎng)。采用ANSYSWorkbench軟件對(duì)軸向軋制機(jī)構(gòu)的機(jī)架進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 第一，建立有限元模型時(shí)，需要對(duì)錐輥與環(huán)件之間接觸面的形狀進(jìn)行研究，建立了接觸面的方程并找出了影響接觸面形狀的因素。
　　 第二，通過(guò)接觸面方程，利用SolidWorks軟件對(duì)上錐輥、下錐輥、機(jī)架、滑塊、壓下油缸缸筒、壓下油缸活塞桿、平衡缸缸筒、平衡缸活塞桿8個(gè)件進(jìn)行了三

3、維建模，并進(jìn)行了裝配，得到了徑-軸向輾環(huán)機(jī)軸向軋制機(jī)構(gòu)的整合裝配體。
　　 第三，將SolidWorks建立的模型導(dǎo)入ANSYS，利用Solid92單元對(duì)模型進(jìn)行了網(wǎng)格劃分，建立了21個(gè)接觸對(duì)。詳細(xì)分析了軸向軋制機(jī)構(gòu)的受力情況，計(jì)算出了軸向軋制機(jī)構(gòu)壓下油缸和平衡缸的油缸推力，進(jìn)而對(duì)模型施加了約束和載荷。定義了變形角，提出了求解變形角的方法。通過(guò)對(duì)整個(gè)軸向軋制機(jī)構(gòu)裝配體的有限元分析，獲得了裝配體以及各個(gè)零部件的等效應(yīng)力、等效應(yīng)變和

4、位移的云圖。分析結(jié)果表明，軸向軋制機(jī)的變形角為0.041°，各部件最大等效應(yīng)力均小于屈服極限，軸向軋制機(jī)構(gòu)剛度符合設(shè)計(jì)要求，各部件滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。
　　 第四，利用ANSYS提供的APDL語(yǔ)言對(duì)錐輥施加轉(zhuǎn)動(dòng)的溫度載荷，讓溫度載荷圍繞錐輥錐面轉(zhuǎn)動(dòng)105圈。通過(guò)對(duì)錐輥溫度場(chǎng)與熱應(yīng)力場(chǎng)的有限元分析，獲得了錐輥溫度場(chǎng)、熱應(yīng)力場(chǎng)。分析結(jié)果表明，錐輥溫度最終會(huì)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，最高溫度達(dá)到367℃趨于平穩(wěn)，最大熱應(yīng)力發(fā)生在錐輥與軸承接觸的位置上，最大