1、【中文摘要】球軸承作為機械基礎(chǔ)部件，應(yīng)用廣泛，而鋼球是球軸承的關(guān)鍵,直接影響球軸承的使用壽命和動態(tài)性能。冷鐓作為鋼球制造工藝的首道工藝，直接影響后續(xù)的加工，其工藝參數(shù)與模具設(shè)計在加工工藝中極為重要，直接影響球坯的尺寸和形狀、材料的利用率、生產(chǎn)效率及鋼球的使用壽命。以前我國一直沿用球形球坯，而國外逐步采用錐鼓形球坯，因為錐鼓形球坯的模具內(nèi)腔帶有錐角，摩擦較小，金屬的流動更容易，縮小了環(huán)帶和兩極，從而減小了后續(xù)鋰削去環(huán)帶的時間。因此錐鼓形球坯的制造工藝參數(shù)以及冷鐓模具設(shè)計是當前需要解決的問題。國內(nèi)外對鋼球冷鐓工藝研究主要以生產(chǎn)試驗為主，設(shè)計周期長,成本高。因此本文通過設(shè)計虛擬正交試驗并應(yīng)用DEFO

2、R軟件來仿真模擬，得到了較好的工藝參數(shù)和較合理的模具設(shè)計參數(shù)。首先,對現(xiàn)有冷鐓工藝進行研究，通過DEFRO軟件對冷鐓過程進行有限元仿真,分析了冷鐓過程中，應(yīng)力、應(yīng)變、破壞系數(shù)、速度和金屬流動規(guī)律,為后續(xù)的數(shù)學建模和試驗參數(shù)提供直觀的參考。其次,根據(jù)鋼球的變形特征，使用上限法建立鋼球冷鐓的數(shù)學模型，由此建立的數(shù)學模型與傳統(tǒng)冷鐓力模型相比，本模型可以計算得到在冷鐓變形過程中不同階段的力，也可以計算出不同尺寸球坯所需的冷鐓力，由于求出解大于或近似于真實值，所以對于實際使用比較安全。這比以前的計算公式靈活，以前的只能計算不同直徑的冷鐓力。之后,本文根據(jù)球坯的相關(guān)工藝參數(shù)，確定水平因素，設(shè)計虛擬正交試驗

3、，得到不同因素水平下的仿真球坯，提出圓化度和冷鐓力兩個評價指標，得到了比較優(yōu)化的球坯參數(shù)組合,分析得出各個試驗因素的影響度，和各因素對球坯成形的趨勢水平。最后,針對大量調(diào)研中發(fā)現(xiàn)的不足，存在冷鐓模具的使用壽命較短，分析了模具磨損分布，提出模具磨損的評價指標，對模具的局部進行優(yōu)化，設(shè)計虛擬正交試驗，得出較好的模具內(nèi)腔結(jié)構(gòu)尺寸,并且得到了各個參數(shù)對模具使用壽命水平趨勢。總之，本文對鋼球冷鐓工藝作了深入的研究，對錐鼓形球坯的冷鐓過程進行了詳細的分析研究,優(yōu)化了冷鐓工藝參數(shù)與模具內(nèi)腔的局部尺寸，對鋼球的實際生產(chǎn)研究有一定的指導和借鑒意義。【英文摘要】Steelballbearingisusedwide

4、lyasmechanicalfoundation,andthesteelballisthekeywhichwillinflueneetheservicelifeanddynamicperformaneedirectly.Coldheadingasthefirstprocessinfluencesthelateprocess.Coldheadingprocessparametersandthedieareimportantwhichwillinflueneetheballbillet'sdimension&shape,materialutilizationrate,product

5、ionefficiencyandtheball'sservicelife.Ballbilletwasusedinourcountryago,andconeballbilletisnowpopularinforeigncountries.Becauseoftheconeangleofthedie,itdecreasesthefriction,thezoneand2poleswhichcanshortentheroughcuttingtime.Sotheconeballbilletprocessparametersandthedieshouldbesolvednow.Coldheading

6、researchismainlydonebyproductiontestathomeandabroad,andthedesigncycleislong,thecostoftestishigh.SothispaperdesignedthevirtualorthogonaltestsbyDEFORMsoftware.Resultofsimulationsandoptimizationcontributestocoldheadingprocessandthedie.Firstofall,bytheresearchofcurrentlycoldheadingprocessandtheusingofDE

7、FROMsoftware,thispapercarriedoutthefiniteelementsimulationofcoldheadingprocess.Thissimulationanalyzedthestress,strain,damagecoefficient,speed,andthelawsofthemetalflow.Thesedatawouldprovidethereferenceforthefollowingmathematicalmodelingandexperimentalparameters.Secondofall,accordingtotheformingcharac

8、teristic,mathematicalmodelofthecoldheadingformingisestablishedbyupperboundmethod,andcomparedwiththetraditionalmodelthismodelimprovedandcanexpressdifferentphaseforce.Themodelisaccuracyandsimulationresultsshowsgoodagreement.Whilethetraditionalmodelcanonlycalculatethecoldheadingforceindifferentdiametersyetstillexistsobviouserrors.Meanwhile,thispaperdesignedthevirtualorthogonalexperiments,andstimulatedthecoldheadingdeformationofdifferen