[发明专利]一种设计异形环件冷辗轧进给速度的方法

说明书

技术领域

本发明属于环形零件精确塑性成形制造技术领域，具体涉及一种设计异形环件冷辗轧进给速度的方法。

背景技术

进给速度是环件冷辗轧成形过程重要的控制参数。进给速度是否合理，不仅是能否实现环件稳定冷辗轧的前提条件，而且直接影响着环件的直径增长速度和最终成形质量。

目前实际生产实践中进给速度的确定方法大多依赖于工艺调试和操作者经验，设计方法简单粗糙，缺乏科学依据，导致辗轧的环锻件尺寸和最终环件产品尺寸相差较大，还需要通过大量后续的切削加工等工序才能获得最终尺寸的环形零件，这样不仅浪费了材料、延长了生产周期、增加了生产成本，而且使得环形零件的性能得不到可靠保证。

采用滑移线法以每转进给量不得小于锻透所要求的每转进给量确定了环件最小进给速度，并采用解析几何方法确定了进给速度不得大于环件被咬入孔型所允许的最大进给速度（Lin Hua, Zhongzhi Zhao. The Extremum Parameters in Ring Rolling. Journal of Materials Processing Technology, 1997, 69(1-3): 273-276）。但该方法所确定的进给速度范围比较大，对于实际生产来说不够精确；而且，除了辗轧条件外，进给速度还受到了辗轧设备的力能条件限制，即进给速度不得超出辗轧设备所能提供的辗轧力；此外，轧辊和设备的运动加速度也会对环件的辗轧产生冲击，而使环件辗轧过程不平稳。

另外，根据环件冷辗轧机D56G90的工作原理，以矩形环件为对象，提出了进给速度为常数、环件每转进给量为常数、环件外径匀速扩大和导向辊圆心的旋转速度为常数这四种进给模式，并给出了后三种变速进给曲线的设计方法（Fenglin Yan, Lin Hua, Yongqiao Wu. Planning Feed Speed in Cold Ring Rolling. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2007, 47(11): 1695-1701），但该方法需要根据塑性变形体积不变条件预先计算出矩形环件外径的变化规律。另外，由于异形环件冷辗轧可以直接成形复杂截面环形零件，成形过程中环件直径扩大变形与截面轮廓成形同时进行，其变形机理和成形规律远比矩形环件冷辗轧复杂，使得预测成形过程中环件的截面形状难度增大，导致很难快速准确求出环件外径的变化规律，这也就直接限制了该方法的应用范围。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种设计异形环件冷辗轧进给速度的方法，解决了异形环件冷辗轧成形技术中存在的生产周期长、生产成本高、产品性能得不到保证的问题，具有生产周期短、成本低和产品性能稳定的优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种设计异形环件冷辗轧进给速度的方法，包括有如下步骤：

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种设计异形环件冷辗轧进给速度的方法，包括以下步骤： 

一种异形环件冷辗轧进给速度的设计方法，包括以下步骤：

1）采用常进给速度v对异形环件进行冷辗轧，获取一系列                                                点，其中保证进给总量和进给时间与外径匀速扩大时的相同，和都是辗轧时间的函数；

所述的常进给速度v满足：

,                  (1)

,                  (2)

其中，和分别为驱动辊和芯辊的工作半径，为驱动辊转速,为环件与成形辊之间的摩擦角，和分别为环件外半径和内半径；

2）对点进行拟合获取的具体表达式：

获取的具体表达式为

                                         (3)

其是在匀速扩大模式下对点系列进行拟合获得的，其中和都是辗轧时间的函数；

3）根据的具体表达式求解出匀速扩大模式和常进给量模式下进给速度随时间的变化曲线，具体做法是：

首先，匀速扩大模式下的进给速度曲线求解；

采用表示进给速度曲线，那么

,                                  (4)

由于匀速扩大模式和常进给量模式下的曲线都与匀速进给模式下的一致，外径匀速扩大时的曲线与匀速进给时的一致，那么，