ok3 6320軸承外圈冷碾擴(kuò)成形機(jī)理研究5.3800

ok3 6320軸承外圈冷碾擴(kuò)成形機(jī)理研究5.3800,ok3,6320軸承外圈冷碾擴(kuò)成形機(jī)理研究5.3,800,軸承,外圈,冷碾擴(kuò),成形,機(jī)理,研究,鉆研 第 27 卷 第 8期 2005年 8 月 武 漢 理 工 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vol .27 No.8 Aug .2005 圓 錐 滾 子 軸 承 套 圈 成 對(duì) 冷 輾 擴(kuò) 工 藝 設(shè) 計(jì) 和 試 驗(yàn) 毛 華 杰 ,史 宏 江 ,華 林 ,袁 樂(lè) 健 (武 漢 理 工 大 學(xué) 材 料 科 學(xué) 與 工 程 學(xué) 院 ,武 漢 430070) null 摘 要 : 圓 錐 滾 子 軸 承 的 套 圈 是 重 要 的 承 載 部 件 ,對(duì) 軸 承 的 性 能 有 著 重 要 的 影 響 。 成 對(duì) 冷 輾 擴(kuò) 生 產(chǎn) 不 僅 能 抵 消 因 不 對(duì) 稱 變 形 產(chǎn) 生 的 軸 向 力 、 提 高 制 件 精 度 、 延 長(zhǎng) 芯 輥 壽 命 ,還 能 提 高 生 產(chǎn) 效 率 。 通 過(guò) 對(duì) 成 對(duì) 冷 輾 擴(kuò) 過(guò) 程 中 圓 錐 套 圈 變 形 過(guò) 程 分 析 與 受 力 分 析 ,推 導(dǎo) 出 圓 錐 套 圈 成 對(duì) 冷 輾 擴(kuò) 成 型 時(shí) 咬 入 條 件 、 鍛 透 條 件 、 冷 輾 擴(kuò) 力 的 計(jì) 算 方 法 ,毛 坯 設(shè) 計(jì) 方 法 及 模 具 設(shè) 計(jì) 方 法 ,并 對(duì) 圓 錐 軸 承 329/32(ISO355 系 列 2BD)圓 錐 套 圈 成 對(duì) 冷 輾 擴(kuò) 進(jìn) 行 試 驗(yàn) 驗(yàn) 證 。 關(guān) 鍵 詞 : 圓 錐 套 圈 ; 軸 承 ; 冷 輾 擴(kuò) 中 圖 分 類(lèi) 號(hào) : TG 376.3 文 獻(xiàn) 標(biāo) 志 碼 : A 文 章 編 號(hào) :1671-4431(2005)08-0070-04 Technology Design and Experiment of Cold Ring Rolling with Twin Taper Roller Bearing Race M AO Hua-jie, SHI Hong-jiang, H UA Lin, Y UA N Le-jian (School of Materials Science and Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China) Abstract: Taper roller bearing race, a very important load-bearing component, has significant affection on the property of the bearing . Twinning cold ring rolling can not only counterbalance axial force of asymmetry deformation, increase accuracy and prolong life of idle roller, but also be more productive . Through the deformation process analysis and loading analysis, the bite condition, plastic penetration condition, calculation method of rolling force, stock design method and tolling design method of twinning cold ring rolling were deduced .The taper race of bear 329/32(2BD of ISO355 serials) was twinning cold rolled for ex- periment confirmation . Key words: taper roller; bearing; cold ring rolling 收 稿 日 期 :2005-05-11 . 基 金 項(xiàng) 目 :國(guó) 家 自 然 科 學(xué) 基 金 (50335060)和 高 校 青 年 教 師 獎(jiǎng) 項(xiàng) 目 (教 人 司 [2002]383). 作 者 簡(jiǎn) 介 :毛 華 杰 (1962-),男 ,副 教 授 .E-mail:maohuajie @ vip .sina .com 圓 錐 滾 子 軸 承 具 有 高 承 載 能 力 和 高 可 靠 性 ,廣 泛 用 于 機(jī) 械 、 汽 車(chē) 、 船 舶 等 重 載 傳 動(dòng) 軸 的 支 承 [1] 。 圓 錐 滾 子 軸 承 套 圈 冷 輾 擴(kuò) 成 形 是 一 種 極 具 發(fā) 展 前 景 的 新 技 術(shù) ,生 產(chǎn) 中 還 存 在 一 些 關(guān) 鍵 技 術(shù) 問(wèn) 題 有 待 于 解 決 。 例 如 , 圓 錐 滾 子 軸 承 外 圈 冷 輾 擴(kuò) 生 產(chǎn) 中 由 于 它 的 錐 形 外 形 會(huì) 對(duì) 芯 輥 產(chǎn) 生 較 大 軸 向 力 ,使 得 芯 輥 壽 命 降 低 ,同 時(shí) 影 響 了 生 產(chǎn) 精 度 [2～ 5]。 在 環(huán) 件 輾 擴(kuò) 成 形 理 論 和 技 術(shù) 基 礎(chǔ) 上 [6～ 9],提 出 2 個(gè) 圓 錐 套 圈 同 時(shí) 冷 輾 擴(kuò) 成 型 的 技 術(shù) 方 案 ,可 以 抵 消 因 不 對(duì) 稱 變 形 產(chǎn) 生 的 軸 向 力 ,同 時(shí) 由 于 成 型 角 度 增 大 一 倍 減 小 了 應(yīng) 力 集 中 ,不 僅 提 高 了 模 具 壽 命 ,而 且 由 原 來(lái) 的 一 次 成 型 1 個(gè) 環(huán) 件 變 成 一 次 成 型 2 個(gè) 環(huán) 件 ,使 勞 動(dòng) 生 產(chǎn) 率 增 長(zhǎng) 一 倍 。 現(xiàn) 針 對(duì) D56G90 型 精 密 冷 輾 環(huán) 機(jī) 設(shè) 計(jì) 圓 錐 軸 承 329/ 32(ISO355 系 列 2BD )外 圈 冷 輾 擴(kuò) 試 驗(yàn) 工 藝 。 1 試 驗(yàn) 環(huán) 件 的 選 取 及 冷 輾 擴(kuò) 工 藝 方 案 選 擇 如 圖 1 所 示 圓 錐 滾 子 軸 承 329/ 32(ISO355 系 列 2BD )外 圈 ,設(shè) 計(jì) 冷 輾 擴(kuò) 試 驗(yàn) 工 藝 。 采 用 特 殊 的 模 具 結(jié) 構(gòu) 同 時(shí) 輾 擴(kuò) 2 個(gè) 套 圈 ,使 其 對(duì) 稱 冷 輾 擴(kuò) 從 而 抵 消 因 不 對(duì) 稱 變 形 產(chǎn) 生 的 軸 向 力 。 這 就 大 大 改 善 了 芯 輥 的 受 力 狀 態(tài) ,提 高 了 制 造 精 度 。 其 冷 輾 擴(kuò) 示 意 及 受 力 分 析 如 圖 2 所 示 。 2 冷 輾 擴(kuò) 工 藝 設(shè) 計(jì) 2 .1 力 能 計(jì) 算 1)咬 入 條 件 要 使 環(huán) 件 能 順 利 冷 輾 擴(kuò) 必 須 滿 足 咬 入 條 件 ,由 環(huán) 件 冷 輾 擴(kuò) 區(qū) 受 力 平 衡 方 程 ∑ Fx = T1 x + P1 x + P2 x ≥ 0 ∑ Fy = T1 y + P1 y + P2 y = 0 得 到 咬 入 條 件 μ ≥ tan(ε 1α 1 + ε 2α 2) P1/ P2 ≤ cos(ε 1α 1 + ε 2α 2) (1) 滿 足 咬 入 條 件 的 進(jìn) 給 量 Δ h ≤ Δ hm a x = 2β 2 R 1 (1 + R1/ R2)2(1 + R1/ R2 + R1/ R - R1/ r) (2) 式 中 , R2 = ( R′ 2 + R″ 2)/ 2; r = ( r′ 2 + r″ 2)/ 2;α 1≈ L/ R1;α 2≈ L/ R2。 其 中 , L 為 接 觸 弧 長(zhǎng) L = 2Δ h 1R 1 + 1R 2 + 1R - 1r( ) -1 2)鍛 透 條 件 根 據(jù) 環(huán) 件 最 大 壁 厚 尺 寸 計(jì) 算 ,因 為 只 要 環(huán) 件 最 厚 端 能 鍛 透 則 整 個(gè) 環(huán) 件 都 能 鍛 透 。 則 應(yīng) 滿 足 的 鍛 透 條 件 為 : 變 形 區(qū) 平 均 厚 度 ha = ( h0 + h)/ 2 由 滑 移 線 理 論 知 L/ ha ≥ 1/ 8 .74 (3) 由 h0 = h +Δ h,得 ha = h + Δ h/ 2 ≈ h = R - r′ (4) 將 式 (4)帶 入 式 (3)得 到 滿 足 鍛 透 條 件 的 進(jìn) 給 量 Δ h ≥ 6 .55× 10-3( R - r′ )2 1R 1 + 1R 2 + 1R - 1r( ) (5) 3)環(huán) 件 冷 輾 擴(kuò) 力 孔 型 開(kāi) 式 p = 2 k(1 + h04 L + 38 m Lh 0 ) 孔 型 閉 式 p = 2 k(1 + h04 L + 38 m Lh 0 + 34 m LB ) P = pB L M = pBR1Δ h Δ hmin ≤ Δ h ≤ Δ hm a x 式 中 , m 為 摩 擦 因 子 ; B 為 環(huán) 件 寬 度 ; h0 為 終 軋 壁 厚 。 則 對(duì) 稱 冷 輾 擴(kuò) 時(shí) 的 冷 輾 擴(kuò) 力 為 P = 2 pBL (6) 2 .2 模 具 設(shè) 計(jì) 1)主 動(dòng) 輥 最 小 半 徑 R1min = R2( R - r′ )17 .5β R 2 - ( R - r′ ) 2)芯 輥 最 小 半 徑 R2min = R1( R - r′ )17 .5β R 1 - ( R - r′ ) 17第 27 卷 第 8 期 毛 華 杰 ,等 :圓 錐 滾 子 軸 承 套 圈 成 對(duì) 冷 輾 擴(kuò) 工 藝 設(shè) 計(jì) 和 試 驗(yàn) 3 毛 坯 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 根 據(jù) 體 積 不 變 原 理 設(shè) 計(jì) 毛 坯 尺 寸 ,圓 錐 套 圈 的 體 積 為 圓 柱 體 積 減 去 圓 臺(tái) 體 積 ,因 此 環(huán) 件 體 積 為 V環(huán) 件 = nullπ ( D2 )2 H - 13π H( r21 + r22 + r1 r2) = 1 4π D 2 H - 1 3π H( 3 4 d 2 + 3 2 Htan α + H 2 tan2α ) 同 理 得 到 毛 坯 的 體 積 V毛 坯 = 14π D20 H - 13π H( 34 d20 + 32 Htan α + H2 tan2α ) 由 體 積 不 變 得 d0 = d2 - (1 - 1/ K2) D2 式 中 , d0 為 毛 坯 的 小 端 內(nèi) 徑 ,為 設(shè) 計(jì) 所 求 尺 寸 。 由 上 面 的 推 導(dǎo) 公 式 可 知 毛 坯 的 最 小 內(nèi) 徑 必 須 大 于 芯 輥 的 最 大 直 徑 才 能 穿 入 芯 輥 輾 擴(kuò) ,所 以 只 要 知 道 芯 輥 的 最 大 直 徑 就 可 求 出 環(huán) 件 的 最 大 輾 擴(kuò) 比 。 d0 = d2 - (1 - 1/ K2) D2 > Dm a x 故 K < D D2 - d2 + D2m a x 毛 坯 的 外 徑 可 由 零 件 外 徑 直 接 給 出 ,輾 擴(kuò) 比 K = 1 .4,由 上 式 驗(yàn) 算 確 定 滿 足 最 小 輾 擴(kuò) 比 條 件 ,由 于 環(huán) 件 軸 向 展 寬 很 小 ,可 先 假 設(shè) 軸 向 尺 寸 不 變 ,最 后 再 根 據(jù) 試 驗(yàn) 進(jìn) 行 精 確 確 定 。 有 了 這 些 尺 寸 就 能 設(shè) 計(jì) 出 毛 坯 的 尺 寸 。 鍛 件 圖 、 毛 坯 圖 尺 寸 如 圖 5 所 示 。 毛 坯 的 尺 寸 R = 18 .55 mm, r′ = 12 .77 mm, r″ = 14 .90 mm, r = ( r′ + r″ )/ 2 = 13 .83 mm 4 試 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 計(jì) 算 與 校 核 1)滿 足 咬 入 條 件 的 最 大 進(jìn) 給 量 Δ hma x = 2β 2 R 1 (1 + R1/ R2)2(1 + R1/ R2 + R1/ R - R1/ r) = 0 .32 mm 所 以 要 滿 足 軋 輥 咬 入 條 件 ,進(jìn) 給 必 須 小 于 最 大 進(jìn) 給 量 Δ h ≤ 0 .32 mm 2)滿 足 鍛 透 條 件 的 進(jìn) 給 量 Δ hmin = 6 .55× 10- 3( R - r′ )2(1/ R1 + 1/ R2 + 1/ R - 1/ r) = 5 .44× 10-2 mm 所 以 要 鍛 透 進(jìn) 給 量 必 須 大 于 鍛 透 所 需 最 小 進(jìn) 給 量 Δ h ≥ 5 .44× 10- 2 mm 考 慮 到 生 產(chǎn) 效 率 進(jìn) 給 應(yīng) 取 大 值 ,因 此 既 滿 足 咬 入 條 件 ,又 滿 足 鍛 透 條 件 的 進(jìn) 給 量 Δ h = 0 .3 mm 3)驗(yàn) 證 環(huán) 件 的 極 限 壁 厚 H ≤ Hm ax = 17 .5β R11 + R 1/ R2 = 22 .00 mm 環(huán) 件 大 端 壁 厚 R - r′ = 5 .78 mm < 22 .00 mm,滿 足 條 件 ,則 環(huán) 件 各 處 壁 厚 均 滿 足 條 件 。 4)環(huán) 件 冷 輾 擴(kuò) 力 的 計(jì) 算 摩 擦 系 數(shù) μ = 0 .15 ,相 應(yīng) 的 摩 擦 因 子 m = 0 .3 ,進(jìn) 給 量 Δ h = 0 .3 mm, h0 = 3 .87 mm,則 有 27 武 漢 理 工 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 2005年 8 月 L = 2Δ h( 1R 1 + 1R 2 + 1R - 1r )-1 = 2 .44 mm p = 2 k(1 + h04 L + 38 m Lh 0 + 34 m LB ) = 3 .03 k P = pBl = 73 .9 k M = pBR1Δ h = 946 .2 k Δ hmin ≤ Δ h ≤ Δ hma x 冷 輾 擴(kuò) 過(guò) 程 中 2 個(gè) 套 圈 同 時(shí) 進(jìn) 行 冷 輾 擴(kuò) ,因 此 軋 輥 的 冷 輾 擴(kuò) 力 為 2 P,冷 輾 擴(kuò) 力 矩 為 2 M。 對(duì) 于 此 次 試 驗(yàn) 采 用 不 同 材 料 的 毛 坯 進(jìn) 行 試 驗(yàn) ,分 別 為 :軸 承 鋼 、 45 鋼 、 純 鋁 。 試 驗(yàn) 計(jì) 算 參 數(shù) 見(jiàn) 表 2。 表 2 不 同 材 料 輾 擴(kuò) 力 、 力 矩 計(jì) 算 結(jié) 果 材 料 屈 服 強(qiáng) 度 σ s/ MPa 剪 切 屈 服 強(qiáng) 度 k/ MPa 軋 輥 壓 力 2 nullP/ N 冷 輾 擴(kuò) 力 矩 2 nullM/(N· m) 導(dǎo) 向 輥 壓 力 / N GCr15 P400 w231 null34 null141 437 }114 4 null969 45 null# 360 w207 null30 null597 391 }726 4 null453 Al 200 w115 null16 null997 217 }626 2 null474 5 結(jié) 論 a .根 據(jù) D56G90 型 精 密 冷 輾 環(huán) 機(jī) ,設(shè) 備 參 數(shù) 最 大 冷 輾 擴(kuò) 壓 力 為 100 kN,可 知 試 驗(yàn) 所 需 壓 力 遠(yuǎn) 遠(yuǎn) 小 于 額 定 冷 輾 擴(kuò) 力 ,因 此 得 出 結(jié) 論 ,試 驗(yàn) 從 力 能 角 度 考 慮 圓 錐 滾 子 軸 承 329/ 32(ISO355 系 列 2BD )外 圈 對(duì) 稱 冷 輾 擴(kuò) 成 型 的 方 案 可 行 。 b .當(dāng) 進(jìn) 給 量 控 制 在 Δ h = 0 .3 mm 時(shí) ,既 滿 足 咬 入 條 件 ,又 滿 足 鍛 透 條 件 ;按 上 述 方 法 設(shè) 計(jì) 出 了 毛 坯 形 狀 和 尺 寸 。 通 過(guò) 試 驗(yàn) 證 明 ,該 工 藝 可 生 產(chǎn) 高 質(zhì) 量 圓 錐 滾 子 軸 承 外 圈 。 參 考 文 獻(xiàn) [1] w史 宏 江 ,毛 華 杰 ,袁 樂(lè) 健 ,等 .冷 輾 擴(kuò) 技 術(shù) 在 新 時(shí) 期 的 發(fā) 展 [J].機(jī) 械 制 造 ,2004,(10):23～ 24. [2] 時(shí) 大 方 .圓 錐 套 圈 精 密 成 型 工 藝 分 析 [J] .軸 承 ,1998,(1):14～ 16 . [3] 時(shí) 大 方 .錐 形 環(huán) 形 件 套 鍛 輾 擴(kuò) 工 藝 分 析 [J] .礦 山 機(jī) 械 ,2003,(5):69～ 70 . [4] 田 民 ,王 衛(wèi) 榮 ,吳 宗 彥 .圓 錐 滾 子 軸 承 套 圈 精 密 輾 擴(kuò) [J] .軸 承 ,2003,(7):13～ 16 . [5] 曹 淑 明 ,李 法 泉 .圓 錐 內(nèi) 圈 輾 擴(kuò) 時(shí) 內(nèi) 徑 凹 心 分 析 [J] .軸 承 ,1995,(3):45～ 46 . [6] Yea Y, Ko Y, Kim N, et al .Prediction of Spread, Pressure Distribution and Roll Force in Ring Rolling Process Using Rigid- plastic Finite Element Method[J] .Journal of Materials Processing Technology, 2003, 140(1): 478～ 486 . [7] Hua Lin, Zhao Zhongzhi . The Extreme Parameters in Ring Rolling[J] . Journal of Materials Processing Technology, 1997, 69(1～ 3):273～ 276 . [8] Hua Lin, Mei Xuesong, Wu Xutang .Vibration and Control in Ring Rolling Process[J] .Transactions of Nonferrous Metals So- ciety of China, 1999, 9(2): 213～ 217. [9] 華 林 ,黃 興 高 ,朱 春 東 .環(huán) 件 軋 制 理 論 和 技 術(shù) [M] .北 京 :機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ,2001. 37第 27 卷 第 8 期 毛 華 杰 ,等 :圓 錐 滾 子 軸 承 套 圈 成 對(duì) 冷 輾 擴(kuò) 工 藝 設(shè) 計(jì) 和 試 驗(yàn) [1] 漆良濤.軸承套圈冷輾擴(kuò)成形關(guān)鍵技術(shù)研究[D].寧波：寧波大學(xué)，2011 [2] 田亮.雙溝軸承外圈冷輾擴(kuò)成型理論及工藝研究[D].湖北：武漢理工大學(xué)，2009 [3] 趙秀婷,王雅紅.外球面軸承外圈冷輾擴(kuò)有限元分析[J].軸承, 2009(09):39-42 [4] 張利斌,張洛平,彭曉南.雙溝道球軸承外圈冷輾擴(kuò)變形規(guī)律有限元分析[J].軸承,2008(10):9-12 [5] 毛華杰,田亮.雙溝球軸承外圈冷輾擴(kuò)數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究[J].軸承,2010(02):25-28 [6] 趙偉,賀紅霞,張洛平.梯形軸承外圈冷輾擴(kuò)的有限元模擬[J].軸承,2008(03):18-21 [7] 朱春東,程孟彪.深溝球軸承外圈冷輾擴(kuò)破壞分析[J].熱加工工藝,2010(07):185-189 [8] 何杰,束學(xué)道,彭文飛,孫寶壽.高鐵軸承外圈的冷輾擴(kuò)變形機(jī)理研究[J].熱加工工藝,2014,43(21):101-103 [9] 毛華杰,史宏江,華 林,袁樂(lè)健.圓錐滾子軸承套圈成對(duì)冷輾擴(kuò)工藝設(shè)計(jì)和試驗(yàn)[J].自然科學(xué),2015,27(08):70-73 [10] 漆良濤,肖旻,孫寶壽,束學(xué)道.異型截面環(huán)件徑向軋制的數(shù)值模擬研究[J].輕工機(jī)械,2011,29(02):48-52 [11] 高乃杰.輾擴(kuò)技術(shù)在軸承鍛造中的應(yīng)用和發(fā)展[J].金屬加工(熱加工),2008(07):22-23 [12] 趙偉敏.軸承套圈冷輾擴(kuò)加工技術(shù)[J].新技術(shù)新工藝,2001(05):24-26 [13] 張夕鳳,管延錦.滾珠軸承套圈冷輾擴(kuò)成形過(guò)程的數(shù)值模擬研究[J].鍛壓裝備與制造技術(shù),2008(02):75-80 [14] 華林,趙仲治,王華昌.環(huán)件軋制原理和設(shè)計(jì)方法[J].湖北工學(xué)院學(xué)報(bào),1995,(10):2-5 [15] 許思廣,連家創(chuàng).環(huán)件軋制的有限元分析[J].鍛壓技術(shù),1989(06):21-27 [16] 羅洲,華林,王志慧,周勇強(qiáng).環(huán)件軋制過(guò)程的顯式有限元模擬分析[J].金屬成形工藝 2003(12):12-16 [17] 許思廣,連家創(chuàng).環(huán)件連續(xù)軋制過(guò)程的有限元分析[J].東北重型機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào),1993,17(01):1-7 [18] 華林,左治江,蘭箭,錢(qián)東升.溝球斷面環(huán)件冷輾擴(kuò)三維有限元模擬與工藝設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2008,44(10):202-205 [19] 左治江.環(huán)件冷輾擴(kuò)變形規(guī)律和工藝模擬研究[D].湖北：武漢理工大學(xué),2006 [20] 左治江.溝球環(huán)件冷輾擴(kuò)過(guò)程中截面變化規(guī)律[J].塑性工程學(xué),2009,16(2):210-213 [21] A. Parvizi,K. Abrinia.A two dimensional upper bound analysis of the ring rolling process with experimental and FEM veri?cations[J].International Journal of Mechanical Sciences, 2014(79):176–181 [22] M.R. Forouzan,M.S alimi,M.S. Gadala,A.A.Aljawi. Guide roll simulation in FE analysis of ring rolling[J]. Journal of Materials Processing Technology,2003(142): 213–223 【任務(wù)書(shū)】6320軸承外圈冷碾擴(kuò)成形機(jī)理研究 開(kāi)題時(shí)間14-12-09 一、 主要任務(wù)與目標(biāo) 研究環(huán)件軋制成形原理， 針對(duì)一種環(huán)形件（軸承套圈），應(yīng)用Pro/E軟件、solidworks等三維設(shè)計(jì)軟件建立三維模型，應(yīng)用有限元數(shù)值分析軟件DEFORM軟件，對(duì)軸承套圈輾擴(kuò)成形過(guò)程進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬，研究環(huán)件輾擴(kuò)成形過(guò)程機(jī)理、應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律和軋制工藝參數(shù)優(yōu)化。 二、 主要內(nèi)容與基本要求 1. 分析環(huán)件軋制成型原理； 2. 應(yīng)用三維設(shè)計(jì)軟件建立三維數(shù)值模擬模型； 3. 導(dǎo)入三維模型，應(yīng)用DEFORM軟件建立數(shù)值仿真模型，研究軸承套圈變形機(jī)理； 4. 研究工藝參數(shù)對(duì)輾擴(kuò)過(guò)程中模具、套圈、輾擴(kuò)輥的變形規(guī)律、應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律； 5. 撰寫(xiě)論文一份（10000字，約40頁(yè)以上）。 三、 計(jì)劃進(jìn)度 1-4周：完成文獻(xiàn)資料查閱、文獻(xiàn)綜述、兩篇英文翻譯、開(kāi)題報(bào)告； 5周：總體研究方案設(shè)計(jì)； 6周： 建立三維數(shù)值模擬模型，研究軸承套圈環(huán)件軋制成型機(jī)理； 7-8周：導(dǎo)入三維模型，應(yīng)用DEFORM軟件建立數(shù)值仿真模型，研究軸承套圈成形機(jī)理； 9-10周： 研究工藝參數(shù)對(duì)輾擴(kuò)過(guò)程中模具、套圈、輾擴(kuò)輥的變形規(guī)律；　　 　　 11－13周：總結(jié)研究結(jié)果，書(shū)寫(xiě)論文一份　?！? 四、 主要參考文獻(xiàn) 分 類(lèi) 號(hào) 密 級(jí) 寧 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 6320軸承外圈冷碾擴(kuò)成形機(jī)理研究 所在學(xué)院 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 11機(jī)自x班 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 2015 年 3 月 31 日 摘 要 精密冷輾是從傳統(tǒng)熱輾擴(kuò)發(fā)展而來(lái)的。至少在六、七十年之前，人們就產(chǎn)生了實(shí)現(xiàn)精輾的愿望，并先后做過(guò)試驗(yàn)，但受到多種條件的制約。近20年以來(lái)，由于精密冷輾工藝方面的突破性進(jìn)展和現(xiàn)代工業(yè)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、微機(jī)技術(shù)、材料技術(shù)等的飛速發(fā)展，為精密冷輾技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了條件，使其由試驗(yàn)研究進(jìn)入實(shí)用階段。當(dāng)前精密冷輾技術(shù)在世界范圍內(nèi)處于成長(zhǎng)和上升時(shí)期。這一階段的主要標(biāo)志是在應(yīng)用中提高、完善、發(fā)展，在發(fā)展中擴(kuò)大應(yīng)用。在常溫下用軋制加工環(huán)形零件是軋制加工的又一種類(lèi)型。近幾年來(lái)，我國(guó)軸承行業(yè)開(kāi)始采用冷軋加工軸承套圈。它與冷軋絲杠或齒輪等零件的不同點(diǎn)在于軸承套圈毛坯在成形輥和芯輥之間經(jīng)冷軋后截面縮小而工件直徑擴(kuò)大。為了區(qū)別于一般的螺栓和齒輪這類(lèi)零件的冷軋加工，我們把軸承套圈這類(lèi)環(huán)形零件的冷軋加工稱為冷輾擴(kuò)加工，把用來(lái)進(jìn)行冷輾擴(kuò)加工的設(shè)備稱為冷輾擴(kuò)機(jī)。軸承套圈的冷輾擴(kuò)工藝是上世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。最先采用這項(xiàng)技術(shù)的有德國(guó)、美國(guó)、日本和前蘇聯(lián)，在80年代末和90年代初開(kāi)始受到我國(guó)軸承行業(yè)的重視，先后派員出國(guó)考察和洽談引進(jìn)冷輾擴(kuò)設(shè)備。就在國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)將進(jìn)行一場(chǎng)轟轟烈烈的工藝革命的同時(shí)，天馬領(lǐng)導(dǎo)人高瞻遠(yuǎn)矚，先后引進(jìn)世界上最先進(jìn)的由德國(guó)巴德·杜本公司生產(chǎn)的冷輾機(jī)及技術(shù) ，率先將軸承環(huán)(套圈)精密冷輾擴(kuò)成型工藝及設(shè)備用于中大型號(hào)套圈大批量生產(chǎn)中，經(jīng)過(guò)公司不斷地消化吸收，生產(chǎn)試制，現(xiàn)已成功地生產(chǎn)了幾十個(gè)品種，月產(chǎn)量50多萬(wàn)套的大中型軸承套圈，技術(shù)、質(zhì)量明顯地上了個(gè)新臺(tái)階。冷輾擴(kuò)的工作理是由一個(gè)主驅(qū)動(dòng)的模具（滾輪）來(lái)成形外表面形狀以及一個(gè)從動(dòng)的旋轉(zhuǎn)模具（芯棒）來(lái)成形內(nèi)表面形狀，他們由支撐輪將其擠壓成形，因此這種利用金屬材料的塑性變形來(lái)獲得所需的零件形狀和尺寸，沒(méi)有材料的切除，也沒(méi)有強(qiáng)烈的震動(dòng)和噪聲，因而具有切屑加工所不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)陸續(xù)從德國(guó)的巴德杜本公司和日本的共榮精工引進(jìn)了一些冷輾擴(kuò)冷輾擴(kuò)機(jī)，德國(guó)的巴德杜本公司是研究開(kāi)發(fā)軸承套圈冷輾擴(kuò)設(shè)備較早的廠家，生產(chǎn)的冷輾擴(kuò)機(jī)有立式的，也有臥式的，日本共榮精工生產(chǎn)的是臥式的。 關(guān)鍵詞：冷碾擴(kuò)成形冷碾擴(kuò)成形；冷碾擴(kuò)成形； 改進(jìn)設(shè)計(jì) Abstract The development direction of harvester will be to high-tech direction, making out the applicability of harvester is the development of the market, is very promising for different regions developed different harvester. Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field. Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field. Key Words: rice thresher threshing; improved design; 目 錄 摘 要 III Abstract IV 目 錄 V 第1章 緒論 1 第2章 總體方案確定 2 2.1 冷碾擴(kuò)成形工作原理 2 2.2 6320軸承外圈冷碾擴(kuò)成形總體設(shè)計(jì) 3 2.2.1軸承的特點(diǎn) 5 2.2.2 冷碾擴(kuò)成形的整機(jī)結(jié)構(gòu)及選擇 6 2.2.3 冷碾擴(kuò)成形冷碾擴(kuò)成形的工作流程 8 第3章 冷碾擴(kuò)成形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 3.1 結(jié)構(gòu)組成部分及功能 11 3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容 12 3.3 成形機(jī)理介紹 13 第4章 成形機(jī)理研究 15 4.1 有限元簡(jiǎn)介 17 4.2 模型導(dǎo)入 20 4.3 材料設(shè)定 21 4.4 網(wǎng)格劃分 23 4.5 邊界條件設(shè)定 25 4.6 分析結(jié)果 28 4.6.1 軸承外圈分析結(jié)果 30 4.6.2 套圈分析結(jié)果 31 4.6.3 輾擴(kuò)輥分析結(jié)果 32 4.7 分析結(jié)論 74 4.71 軸承外圈分析結(jié)論 37 4.7.2 套圈分析結(jié)論 38 4.7.3 輾擴(kuò)輥分析結(jié)論 39 結(jié)論 40 參考文獻(xiàn) 41 致 謝 42 第1章 緒論 精密冷輾是從傳統(tǒng)熱輾擴(kuò)發(fā)展而來(lái)的。至少在六、七十年之前，人們就產(chǎn)生了實(shí)現(xiàn)精輾的愿望，并先后做過(guò)試驗(yàn)，但受到多種條件的制約。近20年以來(lái)，由于精密冷輾工藝方面的突破性進(jìn)展和現(xiàn)代工業(yè)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、微機(jī)技術(shù)、材料技術(shù)等的飛速發(fā)展，為精密冷輾技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了條件，使其由試驗(yàn)研究進(jìn)入實(shí)用階段。當(dāng)前精密冷輾技術(shù)在世界范圍內(nèi)處于成長(zhǎng)和上升時(shí)期。這一階段的主要標(biāo)志是在應(yīng)用中提高、完善、發(fā)展，在發(fā)展中擴(kuò)大應(yīng)用。在常溫下用軋制加工環(huán)形零件是軋制加工的又一種類(lèi)型。近幾年來(lái)，我國(guó)軸承行業(yè)開(kāi)始采用冷軋加工軸承套圈。它與冷軋絲杠或齒輪等零件的不同點(diǎn)在于軸承套圈毛坯在成形輥和芯輥之間經(jīng)冷軋后截面縮小而工件直徑擴(kuò)大。為了區(qū)別于一般的螺栓和齒輪這類(lèi)零件的冷軋加工，我們把軸承套圈這類(lèi)環(huán)形零件的冷軋加工稱為冷輾擴(kuò)加工，把用來(lái)進(jìn)行冷輾擴(kuò)加工的設(shè)備稱為冷輾擴(kuò)機(jī)。軸承套圈的冷輾擴(kuò)工藝是上世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。最先采用這項(xiàng)技術(shù)的有德國(guó)、美國(guó)、日本和前蘇聯(lián)，在80年代末和90年代初開(kāi)始受到我國(guó)軸承行業(yè)的重視，先后派員出國(guó)考察和洽談引進(jìn)冷輾擴(kuò)設(shè)備。就在國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)將進(jìn)行一場(chǎng)轟轟烈烈的工藝革命的同時(shí)，天馬領(lǐng)導(dǎo)人高瞻遠(yuǎn)矚，先后引進(jìn)世界上最先進(jìn)的由德國(guó)巴德·杜本公司生產(chǎn)的冷輾機(jī)及技術(shù) ，率先將軸承環(huán)(套圈)精密冷輾擴(kuò)成型工藝及設(shè)備用于中大型號(hào)套圈大批量生產(chǎn)中，經(jīng)過(guò)公司不斷地消化吸收，生產(chǎn)試制，現(xiàn)已成功地生產(chǎn)了幾十個(gè)品種，月產(chǎn)量50多萬(wàn)套的大中型軸承套圈，技術(shù)、質(zhì)量明顯地上了個(gè)新臺(tái)階。冷輾擴(kuò)的工作理是由一個(gè)主驅(qū)動(dòng)的模具（滾輪）來(lái)成形外表面形狀以及一個(gè)從動(dòng)的旋轉(zhuǎn)模具（芯棒）來(lái)成形內(nèi)表面形狀，他們由支撐輪將其擠壓成形，因此這種利用金屬材料的塑性變形來(lái)獲得所需的零件形狀和尺寸，沒(méi)有材料的切除，也沒(méi)有強(qiáng)烈的震動(dòng)和噪聲，因而具有切屑加工所不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)陸續(xù)從德國(guó)的巴德杜本公司和日本的共榮精工引進(jìn)了一些冷輾擴(kuò)冷輾擴(kuò)機(jī)，德國(guó)的巴德杜本公司是研究開(kāi)發(fā)軸承套圈冷輾擴(kuò)設(shè)備較早的廠家，生產(chǎn)的冷輾擴(kuò)機(jī)有立式的，也有臥式的，日本共榮精工生產(chǎn)的是臥式的。 第2章 總體方案確定 2.1 冷碾擴(kuò)成形工作原理 精密冷輾是從傳統(tǒng)熱輾擴(kuò)發(fā)展而來(lái)的。至少在六、七十年之前，人們就產(chǎn)生了實(shí)現(xiàn)精輾的愿望，并先后做過(guò)試驗(yàn)，但受到多種條件的制約。近20年以來(lái)，由于精密冷輾工藝方面的突破性進(jìn)展和現(xiàn)代工業(yè)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、微機(jī)技術(shù)、材料技術(shù)等的飛速發(fā)展，為精密冷輾技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了條件，使其由試驗(yàn)研究進(jìn)入實(shí)用階段。當(dāng)前精密冷輾技術(shù)在世界范圍內(nèi)處于成長(zhǎng)和上升時(shí)期。這一階段的主要標(biāo)志是在應(yīng)用中提高、完善、發(fā)展，在發(fā)展中擴(kuò)大應(yīng)用。在常溫下用軋制加工環(huán)形零件是軋制加工的又一種類(lèi)型。近幾年來(lái)，我國(guó)軸承行業(yè)開(kāi)始采用冷軋加工軸承套圈。它與冷軋絲杠或齒輪等零件的不同點(diǎn)在于軸承套圈毛坯在成形輥和芯輥之間經(jīng)冷軋后截面縮小而工件直徑擴(kuò)大。為了區(qū)別于一般的螺栓和齒輪這類(lèi)零件的冷軋加工，我們把軸承套圈這類(lèi)環(huán)形零件的冷軋加工稱為冷輾擴(kuò)加工，把用來(lái)進(jìn)行冷輾擴(kuò)加工的設(shè)備稱為冷輾擴(kuò)機(jī)。軸承套圈的冷輾擴(kuò)工藝是上世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。最先采用這項(xiàng)技術(shù)的有德國(guó)、美國(guó)、日本和前蘇聯(lián)，在80年代末和90年代初開(kāi)始受到我國(guó)軸承行業(yè)的重視，先后派員出國(guó)考察和洽談引進(jìn)冷輾擴(kuò)設(shè)備。就在國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)將進(jìn)行一場(chǎng)轟轟烈烈的工藝革命的同時(shí)，天馬領(lǐng)導(dǎo)人高瞻遠(yuǎn)矚，先后引進(jìn)世界上最先進(jìn)的由德國(guó)巴德·杜本公司生產(chǎn)的冷輾機(jī)及技術(shù) ，率先將軸承環(huán)(套圈)精密冷輾擴(kuò)成型工藝及設(shè)備用于中大型號(hào)套圈大批量生產(chǎn)中，經(jīng)過(guò)公司不斷地消化吸收，生產(chǎn)試制，現(xiàn)已成功地生產(chǎn)了幾十個(gè)品種，月產(chǎn)量50多萬(wàn)套的大中型軸承套圈，技術(shù)、質(zhì)量明顯地上了個(gè)新臺(tái)階。冷輾擴(kuò)的工作理是由一個(gè)主驅(qū)動(dòng)的模具（滾輪）來(lái)成形外表面形狀以及一個(gè)從動(dòng)的旋轉(zhuǎn)模具（芯棒）來(lái)成形內(nèi)表面形狀，他們由支撐輪將其擠壓成形，因此這種利用金屬材料的塑性變形來(lái)獲得所需的零件形狀和尺寸，沒(méi)有材料的切除，也沒(méi)有強(qiáng)烈的震動(dòng)和噪聲，因而具有切屑加工所不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)陸續(xù)從德國(guó)的巴德杜本公司和日本的共榮精工引進(jìn)了一些冷輾擴(kuò)冷輾擴(kuò)機(jī)，德國(guó)的巴德杜本公司是研究開(kāi)發(fā)軸承套圈冷輾擴(kuò)設(shè)備較早的廠家，生產(chǎn)的冷輾擴(kuò)機(jī)有立式的，也有臥式的，日本共榮精工生產(chǎn)的是臥式的。 2.2 6320軸承外圈冷碾擴(kuò)成形總體設(shè)計(jì) 2.2.1軸承的特點(diǎn) 軸承（Bearing）是當(dāng)代機(jī)械設(shè)備中一種重要零部件。它的主要功能是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，降低其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦系數(shù)，并保證其回轉(zhuǎn)精度。 按運(yùn)動(dòng)元件摩擦性質(zhì)的不同，軸承可分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩大類(lèi)。其中滾動(dòng)軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，但與滑動(dòng)軸承相比它的徑向尺寸、振動(dòng)和噪聲較大，價(jià)格也較高。滾動(dòng)軸承一般由外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體和保持架四部分組成。按滾動(dòng)體的形狀，滾動(dòng)軸承分為球軸承和滾子軸承兩大類(lèi)。 早期的直線運(yùn)動(dòng)軸承形式，就是在一排撬板下放置一排木桿?，F(xiàn)代直線運(yùn)動(dòng)軸承使用的是同一種工作原理，只不過(guò)有時(shí)用球代替滾子。最簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)軸承是軸套軸承，它只是一個(gè)夾在車(chē)輪和輪軸之間的襯套。這種設(shè)計(jì)隨后被滾動(dòng)軸承替代，就是用很多圓柱形的滾子替代原先的襯套，每個(gè)滾動(dòng)體就像一個(gè)單獨(dú)的車(chē)輪。 在意大利奈米湖發(fā)現(xiàn)的一艘建造于公元前40年的古羅馬船只上，發(fā)現(xiàn)了早期的球軸承的實(shí)例：一個(gè)木制球軸承是用來(lái)支撐旋轉(zhuǎn)桌面。據(jù)說(shuō)列昂納多·達(dá)·芬奇在1500年左右曾經(jīng)對(duì)一種球軸承進(jìn)行過(guò)描述。球軸承的各種不成熟因素中，有很重要的一點(diǎn)就是球之間會(huì)發(fā)生碰撞，造成額外的摩擦。但是可以通過(guò)把球放進(jìn)一個(gè)個(gè)小籠里防止這種現(xiàn)象。17世紀(jì)，伽利略對(duì)“籠裝球”的球軸承做過(guò)最早的描述。十七世紀(jì)末，英國(guó)的C.瓦洛設(shè)計(jì)制造球軸承，并裝在郵車(chē)上試用以及英國(guó)的P.沃思取得球軸承的專(zhuān)利。最早投入實(shí)用的帶有保持架的滾動(dòng)軸承是鐘表匠約翰·哈里遜于1760年為制作H3計(jì)時(shí)計(jì)而發(fā)明的。十八世紀(jì)末德國(guó)的H.R.赫茲發(fā)表關(guān)于球軸承接觸應(yīng)力的論文。在赫茲成就的基礎(chǔ)上，德國(guó)的R.施特里貝克、瑞典的A.帕姆格倫等人進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，對(duì)發(fā)展?jié)L動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)理論和疲勞壽命計(jì)算作出了貢獻(xiàn)。隨后，俄國(guó)的N.P.彼得羅夫應(yīng)用牛頓粘性定律計(jì)算軸承摩擦。第一個(gè)關(guān)于球溝道的專(zhuān)利是卡馬森的菲利普·沃恩在1794年獲得的。 1883年，弗里德里?！べM(fèi)舍爾提出了使用合適的生產(chǎn)機(jī)器磨制大小相同、圓度準(zhǔn)確的鋼球的主張，奠定了軸承工業(yè)的基礎(chǔ)。英國(guó)的O.雷諾對(duì)托爾的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析，導(dǎo)出了雷諾方程，從此奠定了流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論的基礎(chǔ)。 行業(yè)概況根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2011年中國(guó)軸承制造行業(yè)規(guī)模(年銷(xiāo)售收入2000萬(wàn)元以上)企業(yè)共有1416家企業(yè)，全年實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值1932.11億元，同比增長(zhǎng)27.59%；銷(xiāo)售收入為1910.97億元，同比增長(zhǎng)30.30%；利潤(rùn)總額125.23億元，較上年增長(zhǎng)為26.54%。預(yù)計(jì)到2015年，我國(guó)軸承產(chǎn)量有望超過(guò)280億套，主營(yíng)業(yè)務(wù)收入有望達(dá)到2100億元，成為全球最大的軸承生產(chǎn)和銷(xiāo)售基地。 當(dāng)前我國(guó)軸承行業(yè)主要面臨三大突出問(wèn)題：分別是行業(yè)生產(chǎn)集中度低、研發(fā)和創(chuàng)新能力低、制造技術(shù)水平低。第一，行業(yè)生產(chǎn)集中度低。在全世界軸承約300億美元的銷(xiāo)售額中，世界8大跨國(guó)公司占75%～80%。德國(guó)兩大公司占其全國(guó)總量的90%，日本5家占其全國(guó)總量的90%，美國(guó)1家占其全國(guó)總量的56%。而我國(guó)瓦軸等10家最大的軸承企業(yè)，銷(xiāo)售額僅占全行業(yè)的24.7%，前30家的生產(chǎn)集中度也僅為37.4%。 　　第二，研發(fā)和創(chuàng)新能力低。全行業(yè)基礎(chǔ)理論研究弱，參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制訂力度弱，少原創(chuàng)技術(shù)，少專(zhuān)利產(chǎn)品。 　　當(dāng)前我們的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)基本上是模仿，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力低，表現(xiàn)在：雖然對(duì)國(guó)內(nèi)主機(jī)的配套率達(dá)到80%，但高速鐵路客車(chē)、中高檔轎車(chē)、計(jì)算機(jī)、空調(diào)器、高水平軋機(jī)等重要主機(jī)的配套和維修軸承，基本上靠進(jìn)口。 　　第三，制造技術(shù)水平低。我國(guó)軸承工業(yè)制造工藝和工藝裝備技術(shù)發(fā)展緩慢，車(chē)加工數(shù)控率低，磨加工自動(dòng)化水平低，全國(guó)僅有200多條自動(dòng)生產(chǎn)線。對(duì)軸承壽命和可靠性至關(guān)重要的先進(jìn)熱處理工藝和裝備，如控制氣氛保護(hù)加熱、雙細(xì)化、貝氏體淬火等覆蓋率低，許多技術(shù)難題攻關(guān)未能取得突破。軸承鋼新鋼種的研發(fā)，鋼材質(zhì)量的提高，潤(rùn)滑、冷卻、清洗和磨料磨具等相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，尚不能適應(yīng)軸承產(chǎn)品水平和質(zhì)量提高的要求。因而造成工序能力指數(shù)低，一致性差，產(chǎn)品加工尺寸離散度大，產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量不穩(wěn)定而影響軸承的精度、性能、壽命和可靠性。 軸承參數(shù)壽命 在一定載荷作用下，軸承在出現(xiàn)點(diǎn)蝕前所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)數(shù)或小時(shí)數(shù)，稱為軸承壽命。 滾動(dòng)軸承之壽命以轉(zhuǎn)數(shù)（或以一定轉(zhuǎn)速下的工作的小時(shí)數(shù)）定義：在此壽命以內(nèi)的軸承，應(yīng)在其任何軸承圈或滾動(dòng)體上發(fā)生初步疲勞損壞（剝落或缺損）。然而無(wú)論在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)或在實(shí)際使用中，都可明顯的看到，在同樣的工作條件下的外觀相同軸承，實(shí)際壽命大不相同。此外還有數(shù)種不同定義的軸承“壽命”，其中之一即所謂的“工作壽命”，它表示某一軸承在損壞之前可達(dá)到的實(shí)際壽命是由磨損、損壞通常并非由疲勞所致，而是由磨損、腐蝕、密封損壞等原因造成。 為確定軸承壽命的標(biāo)準(zhǔn)，把軸承壽命與可靠性聯(lián)系起來(lái)。 由于制造精度，材料均勻程度的差異，即使是同樣材料，同樣尺寸的同一批軸承，在同樣的工作條件下使用，其壽命長(zhǎng)短也不相同。若以統(tǒng)計(jì)壽命為1單位，最長(zhǎng)的相對(duì)壽命為4單位，最短的為0.1-0.2單位，最長(zhǎng)與最短壽命之比為20-40倍。90%的軸承不產(chǎn)生點(diǎn)蝕，所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)數(shù)或小時(shí)數(shù)稱為軸承額定壽命。 額定動(dòng)載荷 為比較軸承抗點(diǎn)蝕的承載能力，規(guī)定軸承的額定壽命為一百萬(wàn)轉(zhuǎn)（106）時(shí)，所能承受的最大載荷為基本額定動(dòng)載荷，以C表示。 也就是軸承在額定動(dòng)載荷C作用下，這種軸承工作一百萬(wàn)轉(zhuǎn)（106）而不發(fā)生點(diǎn)蝕失效的可靠度為90%，C越大承載能力越高。 對(duì)于基本額定動(dòng)載荷 1．向心軸承是指純徑向載荷 2．推力球軸承是指純軸向載荷 3．向心推力軸承是指產(chǎn)生純徑向位移得徑向分量 2.2.2 冷碾擴(kuò)成形的整機(jī)結(jié)構(gòu)及選擇 輾擴(kuò)是一種先進(jìn)的精密成形技術(shù)，是利用輾環(huán)機(jī)使環(huán)件壁厚減薄、直徑擴(kuò)大的塑性加工工藝。其具有節(jié)約材料、使環(huán)件金屬纖維連續(xù)、增強(qiáng)零件抗腐蝕能力和疲勞強(qiáng)度、降低成本、提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點(diǎn)。因此，冷輾擴(kuò)加工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于軸承套圈等環(huán)形零件的加工。目前矩形截面環(huán)件冷輾擴(kuò)的研究成果比較豐富，而異型截面環(huán)件的冷輾擴(kuò)研究尚處于起步階段。因此對(duì)異型截面環(huán)件冷輾擴(kuò)的深入研究有著重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。 本文以深溝球軸承內(nèi)圈為研究對(duì)象，分別利用理論分析、數(shù)值模擬、輾擴(kuò)實(shí)驗(yàn)等研究方法對(duì)其冷輾擴(kuò)成形關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。通過(guò)對(duì)冷輾擴(kuò)過(guò)程中環(huán)件的咬入條件、鍛透條件等分析，得出了工藝參數(shù)的計(jì)算公式；利用剛塑性有限元理論，以有限元分析軟件DEFORM-3D為平臺(tái)，建立深溝球軸承內(nèi)圈冷輾擴(kuò)有限元模型；通過(guò)對(duì)深溝球軸承內(nèi)圈冷輾擴(kuò)過(guò)程有限元模擬，分析冷輾擴(kuò)過(guò)程中內(nèi)圈的應(yīng)變場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)以及金屬流動(dòng)規(guī)律，研究?jī)?nèi)圈冷輾擴(kuò)變形機(jī)理，找出了缺陷產(chǎn)生的原因；研究了驅(qū)動(dòng)輥轉(zhuǎn)速、芯輥進(jìn)給速度以及寬徑比對(duì)寬展和直徑增長(zhǎng)速度的影響規(guī)律，從而選擇合理的工藝參數(shù)，保證冷輾擴(kuò)成形質(zhì)量及穩(wěn)定性，為工藝參數(shù)的優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)；研究了驅(qū)動(dòng)輥轉(zhuǎn)速、芯輥進(jìn)給速度以及寬徑比對(duì)輾擴(kuò)力和輾擴(kuò)力矩的影響規(guī)律，為輾環(huán)機(jī)的選擇或設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)；進(jìn)行了深溝球軸承內(nèi)圈冷輾擴(kuò)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的成形效果、直徑增長(zhǎng)速度以及輾擴(kuò)力矩的對(duì)比，驗(yàn)證了深溝球軸承內(nèi)圈冷輾擴(kuò)有限元模擬的可靠性。 本論文通過(guò)對(duì)深溝球軸承內(nèi)圈冷輾擴(kuò)過(guò)程研究得到的成果，對(duì)提高冷輾擴(kuò)的產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率、完善異型截面環(huán)件冷輾擴(kuò)理論具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。 冷輾擴(kuò)的工作理是由一個(gè)主驅(qū)動(dòng)的模具（滾輪）來(lái)成形外表面形狀以及一個(gè)從動(dòng)的旋轉(zhuǎn)模具（芯棒）來(lái)成形內(nèi)表面形狀，他們由支撐輪將其擠壓成形，因此這種利用金屬材料的塑性變形來(lái)獲得所需的零件形狀和尺寸，沒(méi)有材料的切除，也沒(méi)有強(qiáng)烈的震動(dòng)和噪聲，因而具有切屑加工所不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。 2.2.3 冷碾擴(kuò)成形冷碾擴(kuò)成形的工作流程 利用冷輾擴(kuò)加工能提高材料利用率，可以從以下兩方面來(lái)進(jìn)行分析： （1） 在軸承套圈磨加工前全部采用車(chē)加工，需要在一個(gè)與成品工件相同直徑（指平均直徑）的毛坯表面切除金屬余量。而采用冷輾擴(kuò)加工時(shí)，只需在一個(gè)小于成品工件的毛坯表面切除金屬余量。 （2）由于冷輾擴(kuò)加工是利用材料的塑性變形成形，工件原來(lái)要用車(chē)加工切除金屬來(lái)得到的溝槽和圓角等均可利用材料的塑性變形得到，因而減少了金屬材料的損耗。采用冷輾加工可節(jié)省鋼材１５～３５％；減少機(jī)械加工量１０～２０％。 傳統(tǒng)的球軸承套圈車(chē)加工工藝為： 車(chē)內(nèi)徑、端面、倒角 車(chē)外徑、端面、倒角平面無(wú)心精車(chē)車(chē)溝道車(chē)裝配倒角采用車(chē)-冷輾擴(kuò)加工球軸承套圈的工藝為： 車(chē)內(nèi)徑與一端面、倒角車(chē)外徑與另一端面、倒角平面無(wú)心冷輾擴(kuò)加工 車(chē)-冷輾擴(kuò)工藝不僅工序減少了，而且設(shè)備數(shù)量和占地面積也相應(yīng)減少，同時(shí)也節(jié)省了人力。 第3章 冷碾擴(kuò)成形設(shè)計(jì) 3.1 結(jié)構(gòu)組成部分及功能 1,外輥2，冷碾輥，3，軸承外圈4，壓輥5，小輥 環(huán)件冷輾擴(kuò)是一種先進(jìn)的精密成形技術(shù)，是利用輾環(huán)機(jī)使環(huán)件壁厚減薄、直徑擴(kuò)大的塑性加工工藝。其具有節(jié)約材料、使環(huán)件金屬纖維連續(xù)、增強(qiáng)零件抗腐蝕能力和疲勞強(qiáng)度、降低成本、提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點(diǎn)。因此，冷輾擴(kuò)加工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于軸承套圈等環(huán)形零件的加工。目前矩形截面環(huán)件冷輾擴(kuò)的研究成果比較豐富，而異型截面環(huán)件的冷輾擴(kuò)研究尚處于起步階段。因此對(duì)異型截面環(huán)件冷輾擴(kuò)的深入研究有著重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。 本文以深溝球軸承內(nèi)圈為研究對(duì)象，分別利用理論分析、數(shù)值模擬、輾擴(kuò)實(shí)驗(yàn)等研究方法對(duì)其冷輾擴(kuò)成形關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。通過(guò)對(duì)冷輾擴(kuò)過(guò)程中環(huán)件的咬入條件、鍛透條件等分析，得出了工藝參數(shù)的計(jì)算公式；利用剛塑性有限元理論，以有限元分析軟件DEFORM-3D為平臺(tái)，建立深溝球軸承內(nèi)圈冷輾擴(kuò)有限元模型；通過(guò)對(duì)深溝球軸承內(nèi)圈冷輾擴(kuò)過(guò)程有限元模擬，分析冷輾擴(kuò)過(guò)程中內(nèi)圈的應(yīng)變場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)以及金屬流動(dòng)規(guī)律，研究?jī)?nèi)圈冷輾擴(kuò)變形機(jī)理，找出了缺陷產(chǎn)生的原因；研究了驅(qū)動(dòng)輥轉(zhuǎn)速、芯輥進(jìn)給速度以及寬徑比對(duì)寬展和直徑增長(zhǎng)速度的影響規(guī)律，從而選擇合理的工藝參數(shù)，保證冷輾擴(kuò)成形質(zhì)量及穩(wěn)定性，為工藝參數(shù)的優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)；研究了驅(qū)動(dòng)輥轉(zhuǎn)速、芯輥進(jìn)給速度以及寬徑比對(duì)輾擴(kuò)力和輾擴(kuò)力矩的影響規(guī)律，為輾環(huán)機(jī)的選擇或設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)；進(jìn)行了深溝球軸承內(nèi)圈冷輾擴(kuò)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的成形效果、直徑增長(zhǎng)速度以及輾擴(kuò)力矩的對(duì)比，驗(yàn)證了深溝球軸承內(nèi)圈冷輾擴(kuò)有限元模擬的可靠性。 本論文通過(guò)對(duì)深溝球軸承內(nèi)圈冷輾擴(kuò)過(guò)程研究得到的成果，對(duì)提高冷輾擴(kuò)的產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率、完善異型截面環(huán)件冷輾擴(kuò)理論具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。 3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容 設(shè)計(jì)中需要針對(duì)軸承外圈成型有很好的了解。軸承是非常精密的元件，并且軸承是承載用，具有較好的力學(xué)性能，從而對(duì)模具材料要求更高。目前矩形截面環(huán)件冷輾擴(kuò)的研究成果比較豐富，而異型截面環(huán)件的冷輾擴(kuò)研究尚處于起步階段。因此對(duì)異型截面環(huán)件冷輾擴(kuò)的深入研究有著重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。 本文以深溝球軸承內(nèi)圈為研究對(duì)象，分別利用理論分析、數(shù)值模擬、輾擴(kuò)實(shí)驗(yàn)等研究方法對(duì)其冷輾擴(kuò)成形關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。通過(guò)對(duì)冷輾擴(kuò)過(guò)程中環(huán)件的咬入條件、鍛透條件等分析，得出了工藝參數(shù)的計(jì)算公式；利用剛塑性有限元理論，以有限元分析軟件DEFORM-3D為平臺(tái)，建立深溝球軸承內(nèi)圈冷輾擴(kuò)有限元模型；通過(guò)對(duì)深溝球軸承內(nèi)圈冷輾擴(kuò)過(guò)程有限元模擬，分析冷輾擴(kuò)過(guò)程中內(nèi)圈的應(yīng)變場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)以及金屬流動(dòng)規(guī)律，研究?jī)?nèi)圈冷輾擴(kuò)變形機(jī)理，找出了缺陷產(chǎn)生的原因；研究了驅(qū)動(dòng)輥轉(zhuǎn)速、芯輥進(jìn)給速度以及寬徑比對(duì)寬展和直徑增長(zhǎng)速度的影響規(guī)律，從而選擇合理的工藝參數(shù)，保證冷輾擴(kuò)成形質(zhì)量及穩(wěn)定性，為工藝參數(shù)的優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)；研究了驅(qū)動(dòng)輥轉(zhuǎn)速、芯輥進(jìn)給速度以及寬徑比對(duì)輾擴(kuò)力和輾擴(kuò)力矩的影響規(guī)律，為輾環(huán)機(jī)的選擇或設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)；進(jìn)行了深溝球軸承內(nèi)圈冷輾擴(kuò)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的成形效果、直徑增長(zhǎng)速度以及輾擴(kuò)力矩的對(duì)比，驗(yàn)證了深溝球軸承內(nèi)圈冷輾擴(kuò)有限元模擬的可靠性。 3.3 成形機(jī)理介紹 在常溫下用軋制加工環(huán)形零件是軋制加工的又一種類(lèi)型。近幾年來(lái)，我國(guó)軸承行業(yè)開(kāi)始采用冷軋加工軸承套圈。它與冷軋絲杠或齒輪等零件的不同點(diǎn)在于軸承套圈毛坯在成形輥和芯輥之間經(jīng)冷軋后截面縮小而工件直徑擴(kuò)大。為了區(qū)別于一般的螺栓和齒輪這類(lèi)零件的冷軋加工，我們把軸承套圈這類(lèi)環(huán)形零件的冷軋加工稱為冷輾擴(kuò)加工，把用來(lái)進(jìn)行冷輾擴(kuò)加工的設(shè)備稱為冷輾擴(kuò)機(jī)。軸承套圈的冷輾擴(kuò)工藝是上世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。最先采用這項(xiàng)技術(shù)的有德國(guó)、美國(guó)、日本和前蘇聯(lián)，在80年代末和90年代初開(kāi)始受到我國(guó)軸承行業(yè)的重視，先后派員出國(guó)考察和洽談引進(jìn)冷輾擴(kuò)設(shè)備。 就在國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)將進(jìn)行一場(chǎng)轟轟烈烈的工藝革命的同時(shí)，天馬領(lǐng)導(dǎo)人高瞻遠(yuǎn)矚，先后引進(jìn)世界上最先進(jìn)的由德國(guó)巴德·杜本公司生產(chǎn)的冷輾機(jī)及技術(shù) ，率先將軸承環(huán)(套圈)精密冷輾擴(kuò)成型工藝及設(shè)備用于中大型號(hào)套圈大批量生產(chǎn)中，經(jīng)過(guò)公司不斷地消化吸收，生產(chǎn)試制，現(xiàn)已成功地生產(chǎn)了幾十個(gè)品種，月產(chǎn)量50多萬(wàn)套的大中型軸承套圈，技術(shù)、質(zhì)量明顯地上了個(gè)新臺(tái)階。 冷輾擴(kuò)的工作理是由一個(gè)主驅(qū)動(dòng)的模具（滾輪）來(lái)成形外表面形狀以及一個(gè)從動(dòng)的旋轉(zhuǎn)模具（芯棒）來(lái)成形內(nèi)表面形狀，他們由支撐輪將其擠壓成形，因此這種利用金屬材料的塑性變形來(lái)獲得所需的零件形狀和尺寸，沒(méi)有材料的切除，也沒(méi)有強(qiáng)烈的震動(dòng)和噪聲，因而具有切屑加工所不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。 參考文獻(xiàn) 第4章 成形機(jī)理研究 4.1 有限元簡(jiǎn)介 由于有限元法解題的規(guī)模越來(lái)越大，為了縮短解題周期，必須借助計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)[30]。從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，基于有限元法的結(jié)構(gòu)線性分析已經(jīng)成熟并被工程界廣泛采用，一批大型通用商業(yè)軟件(如ANSYS、MARC等)公開(kāi)發(fā)行并應(yīng)用。近30年來(lái)，大型通用軟件的功能由線性擴(kuò)展到非線性，由結(jié)構(gòu)擴(kuò)展到非結(jié)構(gòu)(流體、熱……)，由分析計(jì)算擴(kuò)展到優(yōu)化設(shè)計(jì)。現(xiàn)在大型通用軟件已為工程技術(shù)界廣泛應(yīng)用，并成為CAD/CAM系統(tǒng)不可缺少的組成部分。對(duì)于復(fù)雜的流固耦合問(wèn)題，各個(gè)軟件供應(yīng)商也在開(kāi)發(fā)新的求解方法。 ANSYS軟件作為流行的大型商業(yè)有限元分析軟件，界面友好，能夠進(jìn)行包括結(jié)構(gòu)力學(xué)、熱力學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)等多學(xué)科的研究，應(yīng)用廣泛?？梢杂糜诮Y(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度分析[31] (用于分析結(jié)構(gòu)由靜載荷引起的變形、應(yīng)力和應(yīng)變)，包括線性和非線性的分析。也可用于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析[32] [33] (用于分析隨時(shí)間變化的載荷對(duì)結(jié)構(gòu)的影響)，包括瞬態(tài)分析、模態(tài)分析[34]、諧響應(yīng)分析以及隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析[35-37]。 ANSYS10.0以上版本為流固耦合[38] (FSI)問(wèn)題提供了較完善的解決方案。在多物理場(chǎng)模塊使用流體耦合單元可以利用直接耦合方法求解流固耦合的動(dòng)態(tài)響應(yīng)問(wèn)題。 4.2 模型導(dǎo)入 打開(kāi)ansys軟件，界面如圖所示 點(diǎn)擊Geometry功能選項(xiàng)，將其拖入Project schematic界面，如上圖所示 在Analysis Systems中點(diǎn)擊Static Structural功能選項(xiàng)，將其拖入到Geometry旋向框上面，如圖所示，自動(dòng)生成分析選項(xiàng)界面。 4.3 材料設(shè)定 導(dǎo)入模型以后，需要對(duì)模型賦予材質(zhì)。本結(jié)構(gòu)中，零部件材質(zhì)設(shè)定為結(jié)構(gòu)鋼 楊氏模量為2.1e13pa 泊松比為 0.3 如下圖所示，分別對(duì)每個(gè)零部件進(jìn)行材料設(shè)定 4.4 網(wǎng)格劃分 在劃分網(wǎng)格前，用戶首先需要對(duì)模型中將要用到的單元屬性進(jìn)行定義。單元屬性主要包括：?jiǎn)卧?lèi)型、實(shí)常數(shù)、材料常數(shù)。典型的實(shí)常數(shù)包括：厚度、橫截面面積、高度、梁的慣性矩等。材料屬性包括：彈性模量、泊松比、密度、熱膨脹系數(shù)等。? ANSYS為用戶提供了兩種網(wǎng)格劃分類(lèi)型：自由和映射? 所謂“自由”，體現(xiàn)在沒(méi)有特定的準(zhǔn)則，對(duì)單元形狀無(wú)限制，生成的單元不規(guī)則，基本適用于所有的模型。自由網(wǎng)格生成的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)位置比較隨意，用戶無(wú)法控制。操作方式是打開(kāi)Mesh?Tool工具條上的Free選項(xiàng)。所用單元形狀依賴于是對(duì)面還是對(duì)體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。對(duì)于面，自由網(wǎng)格可以只由四邊形單元組成，也可以只由三角形單元組成，或兩者混合。對(duì)于體，自由網(wǎng)格一般限制為四面體單元。? 映射網(wǎng)格劃分要求面或體形狀滿足一定規(guī)則，且映射面網(wǎng)格只包括三角形單元或四邊形單元，映射體網(wǎng)格只包括六面體單元，它生成的單元形狀比較規(guī)則，適用于形狀規(guī)則的面和體。對(duì)于映射網(wǎng)格劃分，生成的單元尺寸依賴于當(dāng)前DSIZE、ESIZE、KESIZE、LESIZE和ASIZE的設(shè)置。Smartsize不能用于映射網(wǎng)格劃分。當(dāng)使用硬點(diǎn)時(shí)，不支持映射網(wǎng)格劃分。此面必須由3或4條線圍成，在對(duì)邊上必須有相等的單元?jiǎng)澐謹(jǐn)?shù)。如果此面由3條線圍成，則三條邊上的單元?jiǎng)澐謹(jǐn)?shù)必須相等且必須是偶數(shù)。對(duì)邊網(wǎng)格數(shù)之差相等，或者一對(duì)對(duì)邊網(wǎng)格數(shù)相等，另一對(duì)網(wǎng)格數(shù)之差為偶數(shù)，也可以進(jìn)行映射網(wǎng)格劃分。? 如果一個(gè)面由多于4條的線圍成，則它不能直接采用映射網(wǎng)格進(jìn)行劃分，然而，為了將總的線數(shù)減少到4，其中的某些線可以被加起來(lái)（add）或連接起來(lái)（concatenated，一種進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)的操作）。? 代替進(jìn)行連接操作（concatenation），可以用拾取一個(gè)面的3個(gè)或4個(gè)角點(diǎn)來(lái)進(jìn)行面映射網(wǎng)格劃分，這種簡(jiǎn)化的映射網(wǎng)格劃分方法將兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)之間的多條線內(nèi)部連接起來(lái)。? 為了得到映射網(wǎng)格，必須在面的對(duì)邊上指定相等的線的劃分?jǐn)?shù)（或者定義線的劃分?jǐn)?shù)對(duì)應(yīng)于某種傳遞方式）。不需要在所有的線上指定劃分?jǐn)?shù)，只要是采用映射網(wǎng)格劃分，程序會(huì)將線的劃分?jǐn)?shù)由一條邊傳遞到對(duì)邊，傳遞所有相鄰的要?jiǎng)澐志W(wǎng)格的面）? 體映射網(wǎng)格：為了給一個(gè)體劃分六面體單元，則必須滿足?·它必須是塊形（六面體），五面體或四面體形?·在對(duì)面和側(cè)邊上所定義的單元?jiǎng)澐謹(jǐn)?shù)必須相等? ·如果體是棱柱形或四面體形，在三角形面上的單元?jiǎng)澐謹(jǐn)?shù)必須是偶數(shù)?·相對(duì)棱邊上劃分的單元數(shù)必須相等 導(dǎo)入模型以后如上圖所示，打開(kāi)主界面,對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，點(diǎn)擊mesh功能旋向，右擊插入mesh方法，選擇sizing，即設(shè)定網(wǎng)格大小。設(shè)定整體網(wǎng)格大小為1mm。點(diǎn)擊mesh，軟件對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，劃分結(jié)果如下圖所示： 可以看到最終網(wǎng)格劃分效果，以及網(wǎng)格數(shù)量，如下圖： 如圖所示，網(wǎng)格總數(shù)量為487658，節(jié)點(diǎn)數(shù)量為170523 網(wǎng)格質(zhì)量100 4.5 邊界條件設(shè)定 網(wǎng)格劃分完畢需要對(duì)整體裝置進(jìn)行邊界條件設(shè)定，如下圖所示，為模型固定條件，即模型中某些零部件進(jìn)行固定設(shè)定。 設(shè)定軸承外圈上與小棍接觸部分為固定。即fixed support 另外設(shè)定約束條件，即受力載荷或者位移載荷 設(shè)定與軸承外圈接觸的冷碾輥部分以及外部受力打小為200N 如上圖所示 4.6 分析結(jié)果 邊界條件設(shè)定完畢，可以進(jìn)行分析計(jì)算，點(diǎn)擊solve按鈕，軟件進(jìn)入計(jì)算狀態(tài)。 4.6.1 軸承外圈分析結(jié)果 軸承外圈唯一情況，TotalDeformation 軸承外圈 Equivalent Elastic Strain分析結(jié)果 軸承外圈Equivalent Stress分析結(jié)果 4.6.2 套圈分析結(jié)果 軸承外圈唯一情況，TotalDeformation 軸承外圈 Equivalent Elastic Strain分析結(jié)果 軸承外圈Equivalent Stress分析結(jié)果 4.6.3 輾擴(kuò)輥分析結(jié)果 輾擴(kuò)輥位移情況，TotalDeformation 輾擴(kuò)輥Equivalent Elastic Strain分析結(jié)果 輾擴(kuò)輥Equivalent Stress分析結(jié)果 4.7 模型導(dǎo)入 4.7.1 軸承外圈分析結(jié)論 軸承外圈分析結(jié)果可知在冷碾過(guò)程中，受力狀況是由接觸部分，想外擴(kuò)散的受力過(guò)程。 從而對(duì)應(yīng)著變形過(guò)程也是由中間向兩邊擴(kuò)散的過(guò)程，在中間部分，應(yīng)力最大，有著很大的變形、在多次的循環(huán)過(guò)程中，零件有胚料狀態(tài)到最終外圈結(jié)構(gòu)。 4.7.2 套圈分析結(jié)論 軸承套圈分析結(jié)果可知在冷碾過(guò)程中，受力狀況是由接觸部分，想外擴(kuò)散的受力過(guò)程。 從而對(duì)應(yīng)著變形過(guò)程也是由中間向兩邊擴(kuò)散的過(guò)程，在中間部分，應(yīng)力最大，有著很大的變形、在多次的循環(huán)過(guò)程中，零件有胚料狀態(tài)到最終外圈結(jié)構(gòu)。 4.7.3 輾擴(kuò)輥分析結(jié)論 輾擴(kuò)輥分析結(jié)果可知在冷碾過(guò)程中，受力狀況是由接觸部分，想外擴(kuò)散的受力過(guò)程。 從而對(duì)應(yīng)著變形過(guò)程也是由中間向兩邊擴(kuò)散的過(guò)程，在中間部分，應(yīng)力最大，有著很大的變形、在多次的循環(huán)過(guò)程中，零件有胚料狀態(tài)到最終外圈結(jié)構(gòu)。冷輾擴(kuò)的工作理是由一個(gè)主驅(qū)動(dòng)的模具（滾輪）來(lái)成形外表面形狀以及一個(gè)從動(dòng)的旋轉(zhuǎn)模具（芯棒）來(lái)成形內(nèi)表面形狀，他們由支撐輪將其擠壓成形，因此這種利用金屬材料的塑性變形來(lái)獲得所需的零件形狀和尺寸，沒(méi)有材料的切除，也沒(méi)有強(qiáng)烈的震動(dòng)和噪聲，因而具有切屑加工所不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。 經(jīng)過(guò)冷輾擴(kuò)加工，使工件金屬材料內(nèi)部的晶粒按工件表面形狀延伸，而不象車(chē)削溝道那樣被切斷，同時(shí)也提高了材料的密度，使套圈表面的耐磨性和使用壽命大大提高，冷輾擴(kuò)加工的套圈壽命一般至少提高50%，比一般車(chē)削加工的套圈高4∽10倍。 由于冷輾擴(kuò)加工是利用模具成形,使工件的圓角溝道等結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定。主要加工表面的尺度精度、粗糙度和形位公差能穩(wěn)定的達(dá)到甚至超過(guò)車(chē)加工水平，有利于后工序的加工。 結(jié)論 一、總結(jié) 第一部分，文獻(xiàn)資料的搜集與整理。通過(guò)專(zhuān)利網(wǎng)、文獻(xiàn)庫(kù)和老師給的資料，了解了當(dāng)前主流的幾種機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)向架助推器類(lèi)型。然后根據(jù)文獻(xiàn)資料，綜合分析每種助推器的優(yōu)劣，綜合比較借鑒，初步確定采用撬棍杠桿式助推方式。 第二部分，確定局部和整體方案。進(jìn)一步分析撬棍式助推器的助推方式，及需要哪些相配合的機(jī)構(gòu)，將助推器分為執(zhí)行系統(tǒng)、系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三部分。然后先對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行理論受力分析，分析其位移量。借此計(jì)算出部分齒輪減速的比和需要的電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，從而確定電機(jī)選型，至此部分和驅(qū)動(dòng)部分也同時(shí)確定下來(lái)。 第四部分，各部件具體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核。根據(jù)前面三章的內(nèi)容，確定執(zhí)行系統(tǒng)、系統(tǒng)各部件的具體結(jié)構(gòu)尺寸，確定軸上零件的定位和裝配方式，最后選擇合適的軸承并對(duì)各部件進(jìn)行校核。 二、設(shè)計(jì)的不足之處 這次的設(shè)計(jì)還只是階段性的，助推器的結(jié)構(gòu)還可以進(jìn)行局部?jī)?yōu)化，中間的系統(tǒng)也有很多不同的方案可以選擇，比如選擇齒輪代替鏈傳， 三、個(gè)人體會(huì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年期間最后一次正式的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了，可以說(shuō)是跨出大學(xué)校園的最后一步。需要考察自己大學(xué)期間學(xué)習(xí)的各項(xiàng)專(zhuān)業(yè)技能和課程知識(shí)，并且要綜合運(yùn)用，對(duì)自己也是一次全面的提高。 因?yàn)榭佳械年P(guān)系，很多時(shí)間被占用了，所以畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間比較緊，中間過(guò)程略顯倉(cāng)促。剛開(kāi)始做課題使并沒(méi)有什么頭緒，不知道從哪里下手。就像無(wú)頭的蒼蠅，這里做一些，那里做一些，其中受力分析就做了很多遍，事實(shí)證明這些都是無(wú)用功。后來(lái)跟指導(dǎo)老師溝通了很多次，確定下來(lái)步驟。先綜合分析助推器的總體結(jié)構(gòu)，分成幾部分，比如驅(qū)動(dòng)、、執(zhí)行部分，這樣就有了一個(gè)大的方向。 因此，我體會(huì)到初步設(shè)計(jì)必須確定每一部分的工作，由大到小，先分析結(jié)構(gòu)，再對(duì)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能綜合分析，不斷的修正、不斷的改進(jìn)，這樣才能做出完整的設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn) [1]楊穎萍，施俊俊，孫英彪.客車(chē)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架焊修工藝的探討[A].第十四屆全國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)年會(huì)論文集[C].中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)，2008. [2]蒼松.動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架虛擬裝配技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].遼寧：大連交通大學(xué)，2009 [3]Http://www.easymover.it/en/pusher.php,5-20/2013-5-20 [4]Gregory James Newell. Materials handling device and system. [P].U.S. Patent No.7168514B2,Jan.30,2007 [5]Http://www.fetec-papier.de/Easy_Mover_-_Rllentransportger/Details_Easy_Mover/details_easy_mover.html,5-20/2013-5-20 [6]Http://www.mastermover.com,5-20/2013-5-20 [7]. 黃志新，劉成柱．ANSYS Workbench 14.0超級(jí)學(xué)習(xí)手冊(cè) [8]. 劉鴻文．材料力學(xué) [9]. 胡小華；, 摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿疲勞可靠性分析及壽命預(yù)測(cè), 重慶大學(xué)碩士論文, 2014 [10]. 王立峰, 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真及疲勞分析,長(zhǎng)安大學(xué)碩士論文, 2010 [11]. 龔立新，發(fā)動(dòng)機(jī)連桿靜態(tài)與動(dòng)態(tài)特性的有限元分析研究，哈爾濱工程大學(xué)碩士論文, 2007 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近尾聲了，也意味我在大學(xué)的生活就要?jiǎng)澤弦粋€(gè)句號(hào)?；剡^(guò)頭來(lái)看看自己做設(shè)計(jì)的過(guò)程，也有很多體會(huì)。助推器的助推方案不斷推倒，不斷重建。也讓我對(duì)專(zhuān)業(yè)技能有了更深的了解。 首先，誠(chéng)摯感謝我的指導(dǎo)老師。每當(dāng)我有不懂的問(wèn)題的時(shí)候，老師總是耐心為我解答，而且解答地很詳細(xì)，讓我對(duì)下一步的工作有了清晰的認(rèn)識(shí)。在我沒(méi)有頭緒的時(shí)候，老師總是適時(shí)地提出自己的建議，循循善誘，給我思考的空間，鍛煉了我的專(zhuān)業(yè)思維。老師總是抽出自己的時(shí)間來(lái)督促我論文的進(jìn)度，這是很無(wú)私的。在此，向老師表示崇高的謝意！ 感謝四年來(lái)同學(xué)、老師的陪伴，感謝他們?yōu)槲姨岢龅挠幸娴暮蛯氋F的建議，有了他們的支持和鼓勵(lì)，才讓我度過(guò)了四年充實(shí)的大學(xué)生活。