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环件冷辗扩过程测量与控制研究

鄢奉林  
【摘要】: 环件冷辗扩是环件在不需加热的条件下进行的特种成形工艺,它通过连续局部塑性回转变形扩大环件直径并成形环件。这种高效低成本优质量的工艺已在轴承等行业得到了应用,但还很不完善。随着冷辗扩环件应用范围的扩大,以及对环件精度要求的提高,迫切需要对环件冷辗扩工艺、设备与控制等进行更深入的研究。本文把冷辗扩工艺、设备与控制等因素作为一个相互关联的整体进行了研究,建立了冷辗扩工艺过程的数学模型,提出了环件尺寸在线测量和设备控制的技术方案。主要内容和研究成果如下: 1.研究了芯辊进给速度和驱动辊转速对环件外径增长率的影响,系统地建立了冷辗扩过程数学模型。该模型全面反映了冷辗扩过程中工艺变量之间的关系,它为冷辗扩规程设计、冷辗扩机自动控制提供了理论基础。 2.基于对圆度辊随动位置和随动约束力的分析,建立了圆度辊随动系统的模型,为圆度辊的控制和机构设计提供了理论依据。 3.提出了以外径增长率为控制目标的冷辗扩规程设计方法。用该方法设计的冷辗扩规程,可直接给出芯辊进给速度与环件壁厚或外径变化关系曲线,这种曲线方便冷辗扩机实施控制。实验证明该方法高效快捷。 4.根据所建立的数学模型,编制了过程参数模拟软件。该软件可模拟并显示主要过程参数的时间历程,为工艺分析和过程控制提供了有力工具。 5.建立了冷辗扩环件尺寸在线测量的数学模型,给出了一种环件毛坯体积预测计算的简便算法,以及基于此算法的精辗位置外径判据。对环件尺寸误差进行了分析,提出了减小误差的措施。 6.提出了冷辗扩设备数控系统的总体结构,根据冷辗扩过程的特点和控制要求,扩展了以PLC核心的冷辗扩机控制系统。 7.分析了包括机械传动结构在内的冷辗扩机交流电气伺服系统,在Simulink/Matalb中建立了动态仿真模型,并进行了仿真研究。


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