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)是通過對熱態(tài)環(huán)件同時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。
　　 本文以某型號徑-軸向輾環(huán)機(jī)為研究對象，采用ANSYS軟件對軸向軋制機(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)的剛度以及各個部件的強(qiáng)度。對錐輥進(jìn)行了溫

2、度場與熱應(yīng)力場的有限元分析，得到了錐輥溫度場、熱應(yīng)力場。采用ANSYSWorkbench軟件對軸向軋制機(jī)構(gòu)的機(jī)架進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。主要研究內(nèi)容如下:
　　 第一，建立有限元模型時，需要對錐輥與環(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，通過接觸面方程，利用SolidWorks軟件對上錐輥、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單元對模型進(jìn)行了網(wǎng)格劃分，建立了21個接觸對。詳細(xì)分析了軸向軋制機(jī)構(gòu)的受力情況，計算出了軸向軋制機(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。通過對整個軸向軋制機(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)計要求，各部件滿足強(qiáng)度要求。
　　 第四，利用ANSYS提供的APDL語言對錐輥施加轉(zhuǎn)動的溫度載荷，讓溫度載荷圍繞錐輥錐面轉(zhuǎn)動105圈。通過對錐輥溫度場與熱應(yīng)力場的有限元分析，獲得了錐輥溫度場、熱應(yīng)力場。分析結(jié)果表明，錐輥溫度最終會達(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