环件轧制是一种生产无缝环形件的高效先进加工方法,它是借助于环件轧制设备——轧环机,使环件产生壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的连续局部塑性加工工艺,它具有省力、节能、节材、生产率高、生产成本低、产品范围广等显著特点,广泛应用于机械、冶金、化工、能源、航空等许多工业领域。轧环机是轧制技术的核心设备。 本文简要介绍了轧环机的分类和国内外研究现状,以D56G90型冷轧环机为对象,对该设备的结构和性能进行了研究。在介绍该轧环机结构特点的基础上,基于三维CAD软件Pro/ENGINEER,建立了主轴部件、芯辊部件、导向辊部件、主滑块部件、进给系统、主传动部件、机械手部件、床身部件及整体设备的三维CAD模型。基于虚拟样机分析软件ADAMS和三维CAD模型,建立了D56G90型冷轧环机的运动学模型,对模型进行了运动仿真分析,再现了设备的工作过程。通过运动学分析,得出了设备主要部件的位移、速度、加速度随时间的变化规律。通过结构力学分析,建立了冷轧环机机架和进给丝杠等重要部件的力学模型,通过有限元分析软件ANSYS对其进行了三维有限元分析计算,得出了其变形和应力的分布云图。最后,在有限元分析的基础上,建立了冷轧环机机架和进给丝杠的三维参数化几何模型,对其结构进行了优化设计。 由机架和进给丝杠的有限元分析得知,机架和丝杠的最大应力均远小于许用应力,强度满足要求,在设计时应主要考虑其刚度;以减轻重量和提高刚度为目标,通过多约束优化设计,使机架的重量减轻了17.9%,刚度增加了10.48%;丝杠的刚度增加了29.62%。材料得到了更加充分地利用,产品的精度也随之提高,具有实际应用意义。本文对D56G90型冷轧环机的研究,为新型冷轧环机的设计与制造提供了依据。