(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211153818.8 (22)申请日 2022.09.21 (71)申请人 江苏翔能科技发展 有限公司 地址 213331 江苏省常州市溧阳市戴埠 镇 河西工业区 申请人 西北工业大 学 (72)发明人 白文平　郭良刚　钱进　戚大涛　 (74)专利代理 机构 南京常青藤知识产权代理有 限公司 32 286 专利代理师 刘韩韩 (51)Int.Cl. B21H 1/02(2006.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种确定轧旋成形工艺中环盘件旋转条件 的方法 (57)摘要 本发明公开了一种确定轧旋成形工艺中环 盘件旋转条件的方法， 涉及环盘件轧旋成形工艺 的技术领域； 包括以下步骤： S1： 选 择环盘件任意 一高度所在的微元层为研究对象， 定义坐标系， 并建立轧旋成形的简化力学模型； S2： 根据S1中 的简化力学模 型， 对环盘件的旋转阻力进行受力 分析， 求得环盘件实现顺利旋转需要满足的摩擦 条件； S3： 根据S2中获得的摩擦条件， 计算环 盘件 实现顺利旋转所允许的最大芯辊每转进给量； S4： 选择合适的主辊旋转角速度， 同时根据S3中 获得的最大芯辊每转进 给量， 计算获得最大芯辊 进给速度， 计算得出环盘件实现顺利旋转所允许 的最大芯辊进给速度的理论值， 从而确定进 给速 度的合理范围， 确保轧旋成形过程的顺利建立并 实现稳定成形。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 115519055 A 2022.12.27 CN 115519055 A 1.一种确定轧旋成形工艺中环盘件旋转条件的方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1： 选择环盘件轴向任意一高度所在的微元层为研究对象， 定义坐标系， 并建立轧旋成 形的简化力学模型； S2： 根据S1中的简化力学模型， 对环盘件的旋转阻力进行受力分析， 求得环盘件实现顺 利旋转需要满足的摩擦条件； S3： 根据S2中获得的摩擦条件， 计算环盘件实现顺利旋转所允许的最大芯辊每转进给 量ΔSmax； S4： 选择合适的主辊旋转角速度， 同时根据S3中获得的最大芯辊每转进给量ΔSmax， 计 算获得最大芯辊进给速度Δvfmax。 2.根据权利要求1所述的一种确定轧旋成形工艺中环盘件旋转条件的方法， 其特征在 于， 在所述S1步骤中环盘件任意一微 元层所在的高度为l， O1和O2分别为层高l处主辊和芯辊 的中心； 忽略轧旋成形过程中抱辊对环盘件的作用力， 以层高l处主辊中心 O1为原点建立直 角坐标系， 由原点O1指向层高l处芯辊中心O2的方向为x轴； 过原 点O1且与主辊轴线平行的方 向为y轴； 过原点O1且与xOy面垂直的方向为z轴。 3.根据权利要求2所述的一种确定轧旋成形工艺中环盘件旋转条件的方法， 其特征在 于， 所述S2步骤中环盘件所受的力来自于主辊和芯辊； 所述主辊对环盘件的摩擦力fD可用 公式(1)计算： fD＝ μFD  (1) 其中， 公式(1)中 μ为库伦摩擦系数， FD为主辊对环盘件施加的正压力； 所述芯辊是从动辊， 芯辊对环盘件的摩擦力fm为零； 所述环盘件所受的旋转驱动力必须大于或等于旋转阻力， 所述环盘件在Z方向的驱动 力可用公式(2)计算： 其中， α为层高l处主辊与环盘件的接触角； 在层高l处， 主辊对环盘件施加正压力的作 用点位于接触圆弧的中点， 公式(2)中(1/2α )为该接触圆弧的中点C与主辊中心O1的连线和 主辊中心O1芯辊中心O2之间连线所成的夹角； 将公式(1)代入公式(2)， 并化简可 得： 公式(3)即为环盘件实现顺利旋转需要满足的摩擦条件。 4.根据权利要求3所述的一种确定轧旋成形工艺中环盘件旋转条件的方法， 其特征在 于， 所述S 3步骤中， 设芯辊的每转进 给量为ΔS， 当环盘件旋转一周时， 环盘件与主辊的接触 部分会沿着主辊型面产生一定的位移， 在实际轧旋成形过程中， 该位移与芯辊每转进给量 ΔS近似相等， 其在水平方向上的投影长度Δh定义为则环盘件每转进 给量， 可由公 式(4)计 算： Δh＝ΔS·cosθ      (4) 其中， 公式(4)中θ 为主辊型面与水平方向的夹角；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115519055 A 2基于矩形环轧理论， 并结合主辊与环盘件接触区域的几何特点和公式(4)， 得到在t时 刻和层高l处， 芯辊每转进给量ΔS＝ΔS(t,l)与接触圆弧投影长度L之间的关系： 其中， 公式(5)中ΔS(t,l)为轧旋成形t时刻和层高l处的芯辊每转进给量， R ′是层高l 处环盘件的外半径， R1′是层高l处的主辊半径； 由上述公式(5)可得轧旋成形t时刻， 在层高l处， 主辊与环盘件大端之间的接触圆弧投 影长度L： 主辊与环盘件大端的接触角 α 非常小， 接触圆弧在进给方向上的投影长度L与接触圆弧 长度是近似相等的， 可 得： 记β 为主辊与环盘件之间的摩擦角， 则 μ＝tanβ， 又因为接触角α 非常小， 环盘件实现顺 利旋转的摩擦条件公式(3)可以近似表示 为： 将公式(6)和公式(7)代入公式(8)， 整 理并化简， 得到轧旋成形t时刻， 环盘件实现顺利 旋转时， 层高l处的芯辊每转进给量ΔS＝ΔS(t,l)需要满足的条件为： 为了表述方便， 定义 函数 当f(t,l)在环盘件最大层高处， 取得最小值， 即当主辊半径R1′等于环盘件最大层高处 的主辊半径R1u， 环盘件半径R ′等于轧旋过程任一t时刻， 环盘件在最大层高处的外半径Ru 时， 取得最小值： 其中， 公式(10)中 为在轧旋过程任一时刻t， 函数f(t,l)关于层高l所 取得的最 小值； 根据轧旋原理， 在成形终了时刻， 环盘件与主辊型面已完全贴合， 且达到了目标尺寸， 设Rf是成形环盘件的大端半径， R1f是主辊的小端半径， 在成形终了时刻， 环盘件最大层高处 的外半径Ru减小为Rf， 最大层高处的主辊半径R1u减小为R1f， 根据公式(10)， 可得到同时考虑 轧旋过程 不同时刻t和不同层高l时， 函数f(t,l)所 取得的最小值 为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115519055 A 3