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1、我国摆动辗压的技术发展摘要:介绍了摆动辗压成形技术研制概况及其优点。综述了我国科技工作者在摆动辗压机的机身设计计算与制造、摆头的设计计算、摆动辗压的运动轨迹以及摆动辗压成形过程中坯料与摆头之间的接触情况等;在摆动辗压成形过程中的应力、应变分布的实验研究与数值模拟分析,缺陷形成机理分析,以及摆辗变形力的工程计算等;热摆动辗压成形工艺、温摆辗成形工艺和冷摆辗成形工艺在汽车、摩托车、五金工具和兵器工业等加工制造业的工程应用等方面所作的成形机理、数值模拟、设备和工艺研究情况。关键词:摆辗机;实验研究;数值模拟;工程计算;摆动辗压工艺正文：所谓“摆动辗压”是利用一个带圆
2、锥形的上模对毛坯局部加压，并绕中心连续滚动的加工方法。1.摆动辗压的定义“摆动辗压”是一种先进的压力加工技术和工艺，与传统压力加工工艺及技术相比，摆辗工艺及设备具有不可比拟的优越性：加工时，摆辗力只有传统锻造力的5％～20％，从而大大减少了设备，厂房，基础，安装的费用并可完成普通压力加工工艺难以完成的薄盘类和复杂形状零件的成形。因此可以用较小吨位设备代替大型设备。一般说来，它可较普通平锻机投资低5倍以上；较普通锻锤类设备效率提高3倍以上。同时，摆辗摸具结构简单，换模方便，模具寿命长也是一大优点。摆辗加工后，零件有较好的金属流线，特别是冷摆辗后，由于冷作硬化使抗
3、拉强度和硬度有较大提高，因此可用低碳合金钢，成形后达到高碳合金钢的强度。2.摆动辗压的技术概况及其优点我国对摆动辗压成形技术的研究起步较晚。1972年上海电机锻造厂开始研制摆辗机,并从事摆动辗压成形工艺研究工作,1973年研制成功第一台2000kN卧式摆辗机。从此以后,摆动辗压技术受到国内众多高等院校、科研单位和生产企业的重视,对摆辗成形技术的设备设计制造、成形工艺和摆辗理论等方面进行了详细研究工作。2.1在摆辗设备研究方面目前国内已设计、制造了公称压力达36,100,300,1000,1600,2000,3000,4000,6300kN等规格的立式摆辗机,公
4、称压力从1000~4000kN的卧式摆辗机,以及用于冷铆接工艺的摆辗铆接机。此外还制成了多用途摆辗机、横轧?摆辗复合机、转动辗压机等。摆辗机身结构与国外差异较大,除有框架式、四柱式外,还有焊接结构;摆头结构除有滚动轴承式外,还有球面静压轴承式和平面静压轴承式。国外摆辗机的摆头运动轨迹是由内、外两个偏心圆环的转动来获得的,而国内摆辗机的摆头运动轨迹主要是采用偏心楔形块来获得的。周德成、王家勋、张猛、陆其仁、刘汉贵等对摆辗机摆头驱动电机功率的计算以及摆辗机设备吨位的计算进行了大量研究。裴伟才、胡亚民、裴兴华、程培源、刘汉贵、王广春等对摆辗机摆动机构的运动学及其运动
5、轨迹进行了详细的分析研究。倪绍科、周德成、李文录、阎绍泽等对摆辗机摆头所需的平面静压推力轴承、液体球轴承的选择等方面进行了分析与研究。2.2摆辗成形理论研究方面采用电测法、密栅云纹法、光塑性法、网格法以及小孔流入法等方法研究了摆动辗压变形区内的应力、应变分布,以及接触面上的单位压力分布、切向应力分布,并从模拟实验中得到了摆动辗压的变形规律,将理论分析与实验结果相结合,得出了摆动辗压金属薄件时中心拉薄的判据。采用主应力法、能量法、上限元法、有限单元法等方法研究了圆柱体、圆环件摆动辗压过程中金属流动规律,缺陷形成与产生原因,摆辗变形力和力矩计算。从不同的角度出发,
6、采用几何分析与工程计算相结合的方法,对圆柱体、圆环件摆动辗压的接触轮廓、接触面积计算进行了分析研究。2.3摆辗机的设计理论方面根据弹性力学理论,采用有限元方法对摆辗机机身、机架、摆头的应力、应变分布进行了分析研究。2.4在摆动辗压工艺的工业应用方面2.4.1辗压工艺的应用1972年上海电机锻造厂就用2000kN卧式摆辗机生产汽车半轴坯料。哈尔滨汽车齿轮厂应用HNJ400型摆辗机(公称压力4000kN)生产JN150汽车后桥圆柱被动大齿轮坯,比原胎模锻工艺节省了大量的金属,生产率提高5倍多。1977年5月,东北重型机械学院和齐齐哈尔齿轮厂合作研制成功了一台摆辗机
7、,1977年对东方红54拖拉机被动齿轮进行了摆辗工艺试验。这种齿轮以往的工艺是在10t模锻锤上模锻,坯料为150mm*325mm的20CrMnTi圆钢,质量为54kg;采用摆辗工艺所需要的坯料质量为42kg,摆辗力2260kN。北京工具厂自1975年开始进行热摆辗高速钢锯片铣刀工艺试验研究,材质为高速钢。件外径尺寸分别为?63mm至?115mm,厚度4~5mm。过去均采用自由锻成形。1976年研制成功2000kN立式摆动辗压机后,用摆辗工艺生产铣刀片,班产可达2000~3000件。此外,对于碗形直齿插刀片坯的摆动辗压试验也获得了成功。上海新华轴承厂和上海机械制
8、造工艺研究所1978年研制成功1600
