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轴承套圈冷辗扩成形关键技术研究

漆良涛  
【摘要】:环件冷辗扩是一种先进的精密成形技术,是利用辗环机使环件壁厚减薄、直径扩大的塑性加工工艺。其具有节约材料、使环件金属纤维连续、增强零件抗腐蚀能力和疲劳强度、降低成本、提高生产效率等优点。因此,冷辗扩加工技术被广泛应用于轴承套圈等环形零件的加工。目前矩形截面环件冷辗扩的研究成果比较丰富,而异型截面环件的冷辗扩研究尚处于起步阶段。因此对异型截面环件冷辗扩的深入研究有着重要的理论意义和现实价值。 本文以深沟球轴承内圈为研究对象,分别利用理论分析、数值模拟、辗扩实验等研究方法对其冷辗扩成形关键性技术进行了深入的研究。通过对冷辗扩过程中环件的咬入条件、锻透条件等分析,得出了工艺参数的计算公式;利用刚塑性有限元理论,以有限元分析软件DEFORM-3D为平台,建立深沟球轴承内圈冷辗扩有限元模型;通过对深沟球轴承内圈冷辗扩过程有限元模拟,分析冷辗扩过程中内圈的应变场、应力场以及金属流动规律,研究内圈冷辗扩变形机理,找出了缺陷产生的原因;研究了驱动辊转速、芯辊进给速度以及宽径比对宽展和直径增长速度的影响规律,从而选择合理的工艺参数,保证冷辗扩成形质量及稳定性,为工艺参数的优化提供理论基础;研究了驱动辊转速、芯辊进给速度以及宽径比对辗扩力和辗扩力矩的影响规律,为辗环机的选择或设计提供参考依据;进行了深沟球轴承内圈冷辗扩实验,通过对数值模拟与实验过程中的成形效果、直径增长速度以及辗扩力矩的对比,验证了深沟球轴承内圈冷辗扩有限元模拟的可靠性。 本论文通过对深沟球轴承内圈冷辗扩过程研究得到的成果,对提高冷辗扩的产品质量及生产效率、完善异型截面环件冷辗扩理论具有重要的科学意义和应用价值。


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