滚动轴承座圈冷辗扩工艺参数分析的数学模型.doc

滚动轴承座圈冷辗扩工艺参数分析的数学模型 第29卷第6期 一 河北工业大学December2000 JOURNALOFHEBEIUNIVERSITYoFTECHNoL0GY,,0I.29No.6 文章编号:1007-2373(2000)O6_∞85_04 滚动轴承座圈冷辗扩工艺参数分析的数学模型 崔根群,,郝民 一太赢,无津30ol1; 摘要:在设备能力范围内,分析了冷辗扩加工的综合辗压区,综合考虑了辗压时的力能参 数与环坯变形状态,建立了轴承座圈冷辗扩加工工艺参数分析的数学模型.通过实例说明, 所建立的数学模型是合理的,对系统地,科学地制定冷辗扩工艺规程提供了科学依据. TH133TGI36 ; /亥动承中图分类号::文献标识码:A倪≯, 0前言 滚动轴承座圈的冷辗扩加工工艺是近年来发展较快的以辗扩代车削的滚动轴承座圈加工技术.精 密冷辗扩后的轴承座圈几何形状和尺寸很接近成品的形状和尺寸,只需留少量的磨削加工余量.它具 有材料利用率高,加工工序少,尺寸精度高等优点.然而,这一先进加工技术目前在我国还未充分发 挥作用…. 目前环件冷辗扩加工的工艺规程制定方法远远不能适应这种技术发展的需要,滚动轴承座圈的冷 辗扩加工大多采用经验方法或试凑法,且固厂,因人而异.这大大制约了冷辗扩加工技术的发展.因 此,为保证辗扩过程的顺利进行,提高产品的生产率,有必要研制一套系统化,科学化的辗扩工艺规 程的制定方法.文献[2】己对冷辗扩机的可辗压区进行了分析,本文在此基础上对工艺参数的确定进 行了探讨,为台理制定辗扩工艺规程奠定了基础. I冷辗扩机的可辗压区 滚动轴承座圈冷辗扩工艺是利用金属的塑性变形进行的冷成型加工,零件的最终性能取决于变形 程度,与辗扩工艺密切相关的因素是被辗扩座圈毛坯尺寸和辗压规律(即辗压轮压下时的进给规律). 为便于工艺分析作如下假设: 1)忽略辗压轮,芯轴与环坯弹性变形的影响; 2)环坯与辗压轮,芯轴接触弧长水平投影相等. 为保证辗压座圈的质量,实现高效率的生产,往往要考虑许多约束条件,这是辗扩工艺分析时必须考 虑的问题.约束条件通常有如下的几个方面: 1)设备能力的限制:2)辗压座圈的力学性能;3)座圈成品质量要求及环坯状态.相应的主要约 束条件: 1.I咬入条件 ^=寿(1+鲁+鲁一鲁)(I)是 式中:^一辗压轮每秒径向压下量(ram); 收稿日期:1999-12-20 作者简介崔根群(1962-)男(汉族)河北辛桌人,河北工业大学讲师 河北工业大学2000年第6期 一一 辗压轮每秒最大径向压下量【mm); 厂一环坯与辗压轮的摩擦系数; 兄一辗压轮半径(mm): 一 芯轴半径(mm); ,一 环坯内,外半径(ram). 1.2电机转矩约束 Ahs÷(萼击+去+击一去)(z) 式中:一力臂系数.对于冷轧=O.33～0.42 b.一环坯宽度(ram) P一平均单位压力(Mpa),由经验公式[5】P=1.5 一 常温下环坯材料压缩时的屈服极限(Mpa); P～电机功率(kw); 一 电机转速(Wmin); 一 辗扩机径向辗扩效率 i一电机轴至辗压轮的传动比辗压力约束. 1,3碾压力约束 Ahs÷(H击+击+击一击)(.) 式中P一最大辗压力(N) 1,4缺陷约束 在环坯辗扩中,为保证环坯组织均匀,晶粒致密,需要满足锻透条件I Ah6.67×10R(鲁一ro.y(1酉RI+鲁一鲁)(4) 当压下量低于上式给出的下限时,易产生毛刺,折叠等缺陷.这主要是由于金属的塑性变形只发 生在与芯轴,辗压轮接触的内圈与外圈上,塑性铰未能穿透变形体中心,导致变形体轴向变形不均,从 而形成凹陷,裂纹,折叠等缺陷. 1.5等体积条件 依据等体积原理,辗扩前环坯体积等于辗扩后成品环坯体积【,,即; V= 又:=(届一矗) 轴承座圈闭式辗扩,辗扩前后宽度不变即b[1=b.令外径辗扩比为k,则 =R/R 式中:R一成品座圈外半径(rrm1), 故 V=V=zb.[(R/ky一矗](5) 通常在冷碾扩加工中,碾扩比k=1.15～1.5. 根据上述5个约束条件,由式(1),(2),(3),(4),(5)这些非线性约束,就可以得到一个辗压区, 为了保证辗压的顺利进行,保证辗压件的厦量.并使设各不过载,还需考虑其它一些条件,如辗压比, 冷辗扩机的辗压量限制,以及芯轴半径对环坯内径的影响等.这样可得到一个综合辗压区,从而使辗 压轮的压下量及环坯尺寸控制在这个综合辗压区内. 滚动轴承座圈冷辗扩工艺参数分析的数学模型 2工艺参数分析的数学模型 在滚动轴承座圈冷辗扩加工中,既要保证产品的质量,避免各类缺陷的产生,又要充分利用冷辗 扩机的容量,提高产品的生产率,为此建立一个滚动轴承座圈冷辗扩工艺参数分析的数学模型,以寻 找合理的工艺参数. 2.1数学模型 设辗压过程中