5000kN双辊摆辗机传动件及机身的结构研究

发布时间：2020-05-08 01:09

【摘要】：双辊摆辗成形是从普通摆辗成形技术中演变出来的一种金属塑性回转成形新工艺,它通过对坯料局部加载,多次累积,最后整体成形,与传统的整体成形工艺相比,其优点为成形所需压力小,成形过程更稳定,工件质量更好,其较易实现机械化、自动化生产,可广泛用于成形难、端面复杂及厚度薄的圆盘件、环形件以及端面齿轮等,还可适用于需要大吨位的摆辗成形件。然而双辊摆辗技术还处于不成熟阶段,无论是其摆辗成形理论,还是机器设备的开发制造,都还存在很大的优化空间。本文以课题组自主研发的双辊摆辗机为基础,对其工作原理进行分析,探究了双辊公转、轧辊自转与模具、坯料进给运动之间的相互影响机制,构建出摆辗变形过程中的运动学和动力学模型,推导完善了摆辗过程中的接触面积、成形力、矩以及电机功率的理论计算方法与公式,同时还得到双辊摆辗的稳定辗压条件,这些都为双辊摆辗机的设计与分析提供了有力的的理论支撑。依据双辊摆辗机架和传动件的负载规律,并结合实际需求,本文制定出5000kN双锥辊摆辗机的基本设备参数,设计出样机结构,然后通过UG分别对各组成部分的相关零部件进行造型与装配,得到样机主体的三维模型。同时还对样机传动部分的主轴、轧辊轴,分别构建了有限元模型,进行刚度、强度以及模态频率的校核,不仅验证了结构设计的正确性,同时还对不符合强度要求的轧辊轴连接处结构进行了改进。通过构建样机机架部分的力学模型,对其预紧与满载状态下的应力、应变情况分别进行分析,确认了机架结构设计与预紧力设计的合理性。为了在保证机架性能的同时又能实现轻量化,本文还对样机进行了一系列的优化设计。首先通过拓扑优化,在满足刚度的情况下,对结构进行简化,再借助灵敏度分析,得到主要板结构对机架性能的影响规律,最后再基于尺寸优化,确定出设计机架各组成板的合理板厚,从而完成样机机架的整体优化改进。通过对5000kN双辊摆辗机的设计与优化,既为工厂目前的实际制造提供了参考与支持,又对今后更优性能双辊摆辗机的设计提供了科学依据与指导。
【图文】：

技术路线

辗机的双辊相对于设备主轴既公转又自转，而下模和工件相对于主轴不发生转动，运动和受力较复杂，其结构和工作原理也不同于一般压力机。双辊摆辗成形原理如图2-1。双辊摆辗机的主轴轴心线两边各装有一个锥辊，它们自转时的轴线与主轴轴心线相交于一点[31]，交角为 α=45°，锥顶角 β=90°，这种关于轴线对称的设计，在增大接触面积的同时可以让摆辗机的机体受载更加均匀，从而很好的改善整体的受力情况。首先主轴在主电动机的带动下开始旋转，，接着随着动力的传递，整个传动件就会一起绕主轴轴线公转。又由于液压缸的驱动
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG305

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本文编号：2653856