磨球斜轧工艺及轧辊实体建模设计毕业设计.doc

陕西理工学院毕业论文（设计）磨球斜轧工艺及轧辊实体建模设计［摘要］：金属产品和机械零件的成形工艺，可以大致分切削、焊接、铸造、锻造和轧制五种对于现代化成形工艺，高速、高质、省料和自动化是发展方向轧制成形中的斜轧技术正是具备了这些工艺特点而得到国内外的重视并得已迅速发展螺旋孔型斜轧是斜轧工艺的一种，其特点是轧辊表面上带有变高度、变螺距的型槽，尽管在轧辊的设计、制造、调整等技术方面存在较大的难度大，但利用这种斜轧技术来生产回转体零件与其它成形方法相比，具有生产效率高、材料利用率高、轧件质量好、设备简单、容易实现生产的机械化和自动化等优点因此，研究螺旋孔型斜轧磨球工艺具有重要的现实意义本设计主要阐述了螺旋孔型斜轧工艺，斜轧运动原理，孔型设计原理及轧辊运动规律分析在螺旋孔型斜轧在设计中，分析磨球成形的特点，进而对磨球成形的轧辊孔型进行设计计算本论文在分析螺旋孔型斜轧工艺的基础上，设计计算了轧辊的相关参数，并利用实用的三维图形软件Pro/Engineer对轧辊进行里实体建模，为轧辊的后续加工提供一定的依据。

［关键词］： 斜轧、轧辊、孔型设计Balls and roll skew rolling process and Solid modeling designAbstract：Metal products and machinery parts forming process can be broadly divided into cutting, welding, casting, forging and rolling five. Forming technology for the modern, high-speed, high quality, materials and automation is the development direction. Rolling forming the cross rolling process technology is these characteristics have received attention at home and abroad and may have been developing rapidly. Oblique spiral groove diagonal rolling is a rolling process, characterized by the roller surface with a variable height, variable pitch groove, despite the roller design, manufacture, adjustment, there is a big technology difficult, but Using this cross rolling techniques to produce rotary part and the other forming methods, with high efficiency, high utilization ratio, rolling good quality, simple equipment, easy production of the advantages of mechanization and automation. Therefore, the study of spiral groove diagonal rolling ball technology has important practical significance. Described the design of the main spiral groove diagonal rolling process, cross rolling movement principle, roll pass design principles and laws of motion. In the spiral groove diagonal rolling in the design, analysis of the characteristics of ball shape, then roll on the ball shaped groove design calculations. This paper the analysis of helical groove diagonal rolling process based on the design and calculation of the roll of the relevant parameters, and use of utility of three-dimensional graphics software Pro / Engineer on the roll were in solid modeling of the roll of the subsequent processing to provide some basis. Key words: Cross rolling；roll；Pass Design目 录引言 51.绪论 71.1斜轧的成形特点和应用 71.2 磨球成形工艺 91.2.1 铸造磨球成形工艺 91.2.2 锻造磨球成形工艺 91.2.3 螺旋孔型斜轧磨球工艺 102.斜轧的运动原理 112.1 斜轧的基本运动 112.2 运动的合理性分析 122.2.1轧件与轧辊间的相对运动 132.3斜轧的旋转条件 142.3.1横轧的旋转条件 152.3.2斜轧的旋转条件 183孔型设计原理及轧辊运动规律分析 233.1斜轧孔型设计原理 233.1.1孔型设计基本原则 233.2 斜轧孔型设计原理的应用 254.轧辊的设计计算 294.1 孔型的设计 294.1.1 棒料直径 294.1.2轧制温度及热膨胀系数 294.1.3 轧辊螺旋长度和直径D的确定 294.1.4 轧辊长度L 304.1.5 前后连接颈直径、 314.1.6 凸棱高度及横进刀量的确定 314.1.7 成形区任意位置凸棱宽度 324.1.7 校核多余金属系数 334.1.7 孔型螺旋导程S 334.2 孔型的设计应用 344.2.1 确定38.100mm热轧件直径（孔型直径） 344.2.2 确定轧辊直径 344.2.3 确定轧辊总长度 344.2.4 确定经验数据 354.2.5 成形区凸棱宽度 364.2.6 任意位置内孔型金属体积 364.2.7检验的适应性 384.2.8 计算储料槽半径 394.2.9 计算多余金属系数 394.2.10 计算切削导程 405.轧辊曲面的三维建模 425.1三维软件Pro/E简介 425.2轧辊曲面的三维建模 435.2.1 加工基本孔型 435.2.2 加工变高度的凸棱 515.2.3 加工变宽度的凸棱 52致 谢 56参考文献 57外文翻译 58引言早在20世纪40年代，苏联就开始了斜轧基础理论和工艺的研究，设计出了能轧2545mm轴承磨球轧机，并在50年代，苏联人便较全面地掌握了斜轧过程的规律，例如斜轧时的变形和应力状态及两者的解析解法，轧制力、力矩、功率的计算，孔型设计基本原则，轧制缺陷的分析和处理等。

随着这项技术的日趋成熟，斜轧工艺进入生产阶段，其中磨球及其它产品的试轧成功为斜轧成形工艺的运用与发展起了先导作用，穿孔式斜轧机就是在这个时期出现的同一时期，日本、美国等也先后开始了这方面的研究日本人在孔型设计力能参数测试和计算、金属的塑性变形等方面进行了大量有意义的探讨，但钳式轧机则出现在美国到了70年代，苏联可斜轧出40125mm磨球，冷轧出120mm滚珠；28头孔型轧辊相继投入使用，单机产量成倍增长，并开始向英、意、保、捷、中等国出口进入80年代后，国外一些主要进行斜轧生产的厂家在技术没有明显的进步，产品种类也没有新的扩展，仍以形状简单的产品为主，以后的主要工作是提高现有产品生产率和质量，开始用计算机来完成孔型设计任务直到数控加工轧辊机床问世后，孔型加工的质量和精度才得以提高我国的斜轧研究始于1958年，起步虽晚，但四十多年以来，在斜轧产品特别是复杂形状产品轧制理论、设备和工艺等方面取得了许多成果，形成了自己的特色斜轧技术的发展和应用始于70年代目前斜轧的磨球、滚子等产品己广泛应用于冶金、建筑、电力、机械、军工等部门并能设计制造出多种规格的斜轧机，主要生产基地分布于京、沪、津、苏、包头等地。

国外斜轧技术发展状况相比，我国斜轧技术的优势主要体现在以下几个方面:(1)轧件品种多，尺寸范围大目前，我国斜轧的产品品种很多在产品尺寸范围方面，国外热轧产品由于导板限制，直径大部分在1620mm以上而我国已能轧出直径在2.15180mm的产品2)能斜轧复杂产品我国斜轧防滑钉的成功，证明了斜轧复杂形状产品的可行性，并斜轧了带有36个回转体，形状非常复杂的尾杆毛坯，该产品的断面收缩率可达78.22%，己居世界领先水平3)掌握了热精密斜轧技术用热精密斜轧技术成形的产品，尺寸及表面精度达到或接近精车水平，即实现少切削，甚至无切削的一次成形，达到了国际先进水平4)斜轧理论方面也做了较多工作对斜轧成形金属的纤维流向分析，对斜轧产品中心部疏松及中空现象的研究，用密栅云纹法和光塑性法对斜轧过程中的物理场进行了初步探讨，以及对斜轧机工艺参数、力能参数的计算等方面都取得了初步成果;用专用数控机床加工复杂的变导程的孔型为冷轧技术应用提供了条件;计算机辅助设计也取得了初步进展斜轧技术有许多突出优点，具有非常广阔的发展前景，但由于它的局限性，例如，斜轧孔型轧辊的设计、加工复杂，轧机调整难度大，模具材料要求高，一套专用模具仅能生产一种规格的产品，小批量生产不经济，因而不能推广应用到小批量零件生产，斜轧只能加工回转体零件，对尺寸范围有限制且不能控制产品金相组织，所以有些场合不如锻造、铸造等加工工艺。

因此，仍然要在以下几个方面做进一步的工作理论上，变形机理和孔型设计理论尚需进一步研究这方面研究的关键是摸清金属在成形过程中的变化规律，了解孔型各参数在轧制变形区的变化对金属变形的影响，进而指导孔型设计和轧制生产设计上，利用CAD技术，提高设计能力和效率;设计出新孔型，对已轧产品形成系列化;开发出更多更好的新产品，充分发挥斜轧优势工艺上，提高轧机可调性和精确度，提高产品的精度和质量推广应用上，重视宣传和传授工作，扩大影响以引起社会的重视;增大斜轧在加工领域里的比重，推广促进我国加工工业的发展1.绪论金属产品和机械零件的成形工艺，可以大致分切削、焊接、铸造、锻造和轧制五种随着生产的发展，许多金属产品的需求量都在日益增长，这就要求零部件制造工艺和技术水平不断发展和提高对于现代化成形工艺，高速、高质、省料和自动化是发展方向轧制成形中的斜轧技术正是具备了这些工艺特点而得到国内外的重视而得已迅速发展轧制工艺根据轧辊的配置、轧辊和轧件的运动特点、产品的形状，可分为纵轧、横轧、斜轧三种用斜轧方法轧制回转体零件，生产效率高、生产过程连续性强，易实现机械化、自动化、产。