基于DEFORM-3D的CARB轴承弧形滚子冷滚轧成形分析

马博，张洛平，王鹏飞，陈远方

(河南科技大学 机电工程学院，河南 洛阳 471003)

CARB轴承是近年来广泛应用于机械工业中的新型轴承，其滚子为带有弧形的柱状滚子，此种独特的结构特点较适合采用冷滚轧成形工艺。冷滚轧成形是一种金属塑性成形与轧制成形相结合的少/无切削加工工艺，是目前在机械制造、材料加工等众多行业中得到广泛采用的效益高、成本低的先进制造技术。CARB轴承弧形滚子的塑性变形过程较为复杂，难以通过计算获得成形过程中的精确解，若用传统方法反复试验研究，易造成时间、精力及物力的极大浪费，通过DEFORM-3D的仿真模拟，可以获得CARB轴承弧形滚子成形过程中应力、应变、速度等的详细解，并对成形过程中可能出现的缺陷进行预测，从而为工艺设计和改进提供依据[1]，进而为实际生产提供理论指导，并将模拟结果应用于实际生产。

1 数值模拟的钢塑性理论基础

金属塑性变形过程中，大多数情况下弹性变形量远小于塑性变形量，在计算中可忽略不计，将金属视为钢塑性材料，该算法简单易懂，容易求解，精度较高，现已大量应用于实际生产中。DEFORM-3D采用在模拟仿真中得到广泛使用的钢塑性有限元算法[2]。

钢塑性理论在数学运算时要做一定的假设：假定金属是完全刚性体，不计弹性变形，金属具有各向同性，忽略体积力和惯性力，金属工件与模具为常系数摩擦，金属在变形过程中遵守阻力最小原则，滚轧过程中保持室温[3]。……