1.1国内外研究现状

空间包络成型技术是一种新型的压力加工工艺，由传统环件辗扩技术改良而来。环件辗扩是借助于辗环机使环件产生壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的塑性加工工艺[1]，环件冷辗扩则是指在常温下对坯料进行辗扩,其实质是金属镦粗与延伸变形。而空间包络成型技术通过摆碾加工过程中摆头与工件不规则轨迹的周期性局部接触，并通过压力使得工件累积变形[8]。

摆碾锻造始于美国。为了对大型车轮毛坯进行锻造,美国人E.E.Slick[13]首先设计了一种摆辗机、其有关的论文发表在1918年的《The Iron Age》杂志上,并于1920年11月取得美国专利权(专利号:1359625)。接着,Bamp;S Mossey公司的H.F.Massey[3]又根据“Rocking运动”的理论,研制出一种摆碾样机,于1929年9月获得英国专利权(专利号：英国319065)。但是,以后的很长一段时间,摆碾锻造一直未走向实用化。直到1964年,英国曼彻斯特工业大学又研制出一种实验用的摆碾机[2],并于1966年用于试生产。该机被命名为只OTAFORM(商标名称),从此,英国的摆碾锻造才走向实用化。1969年,经过改进的摆碾机又获得英国专利权(专利号:1224259/60)。另一方面,波兰华沙工科大学的2.Maricaink教授[15]参考英国专利1205171号、美国专利3523442号,于1970年设计出一种命名为PLASOMATWARSAW的摆碾机。1972年该机在莱比锡国际博览会上展出时,获得金质奖章。日本曾于1970年公开展出过波兰制造的“ROCKING DIE PRESS”摆碾机,之后,日本工业技术院名古屋工业技术试验所也对摆碾机进行过研制,久保胜氏等人[14]也发表过不少论文,但1980年以前,日本对摆碾机的开发基本上处于试验性阶段。目前,英国、美国、中国对摆碾机的研究开发,仍以非实用型为主[5]。这些国家正在设计各种具有独创性的样机,美国偶尔有进行实用化加工的报导[9]。

近年来，随着计算机计算能力的提高和轧制有限元分析的发展，研究人员针对大型环件的有限元分析进行了大量的研究[6]，2006年华林等人[11]根据实际生产的需要对大型环件进行有限元模拟，给出了大型环件毛还设计和工艺参数选取的一些规律。2009年华林等人[4]对大型环件径轴向轧制过程中环件刚度条件进行了分析，分析出影响环件刚度的各个因素，环件与、轧制过程中的刚度条件与环件的大小、轧制比、抱棍的位置、轧辑的尺寸、锥辑的位置、径向和轴向进给速度以及摩擦条件均有关。2009年李俊明等人[12]对大型环件的径轴向轧环机的电气控制结构进行了分析研究，2010年王梦寒等人[10]对大型环件乱制过程中抱辑的运动方式进行了计算，表明在大型环件轧制过程中抱辑的运动方式对轧制过程有很大影响。综上所述，国内外学者对空间包络成形技术的基本原理进行了大量研究[7]，但在成型设备方面却研究不足。因此，本课题进行了空间包络成形装备的变速器设计。

1.2研究目的及意义