徑—軸向輾環(huán)機軸向軋制機構結構分析及優(yōu)化.pdf

1、徑-軸向輾環(huán)機是通過對熱態(tài)環(huán)件同時施加徑向和軸向軋制力，使環(huán)件產生連續(xù)的局部塑性變形，從而擴大環(huán)件直徑、減小環(huán)件壁厚、實現環(huán)件截面輪廓成形的塑性加工設備。徑-軸向輾環(huán)機是一種結構復雜、自動化程度高、重型的超大數控設備，通常采用臥式機身結構，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)機為研究對象，采用ANSYS軟件對軸向軋制機構裝配體進行了有限元分析，分析了軸向軋制機構的剛度以及各個部件的強度。對錐輥進行了溫

2、度場與熱應力場的有限元分析，得到了錐輥溫度場、熱應力場。采用ANSYSWorkbench軟件對軸向軋制機構的機架進行了結構優(yōu)化。主要研究內容如下:
　　 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個件進行了三

3、維建模，并進行了裝配，得到了徑-軸向輾環(huán)機軸向軋制機構的整合裝配體。
　　 第三，將SolidWorks建立的模型導入ANSYS，利用Solid92單元對模型進行了網格劃分，建立了21個接觸對。詳細分析了軸向軋制機構的受力情況，計算出了軸向軋制機構壓下油缸和平衡缸的油缸推力，進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構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力、等效應變和

4、位移的云圖。分析結果表明，軸向軋制機的變形角為0.041°，各部件最大等效應力均小于屈服極限，軸向軋制機構剛度符合設計要求，各部件滿足強度要求。
　　 第四，利用ANSYS提供的APDL語言對錐輥施加轉動的溫度載荷，讓溫度載荷圍繞錐輥錐面轉動105圈。通過對錐輥溫度場與熱應力場的有限元分析，獲得了錐輥溫度場、熱應力場。分析結果表明，錐輥溫度最終會達到穩(wěn)態(tài)，最高溫度達到367℃趨于平穩(wěn)，最大熱應力發(fā)生在錐輥與軸承接觸的位置上，最大