某薄壁轴承环淬火工艺的仿真研究

石广丰，宋林森，张乐园，史国权

SHI Guang-feng1, SONG Lin-sen1, ZHANG Le-yuan2, SHI Guo-quan1

（1.长春理工大学 机电工程学院，长春 130022；2.吉林东光集团有限公司，长春 130012）

0 引言

某薄壁轴承环是一种新型航天相机的关键零件，其加工精度及装配调试精度会对在轨过程中相机胶片相对于光学镜筒轴心的跳动量（焦深）产生重要影响[1]。然而这种小批量薄壁件制造过程包括装卡、机加、热处理等许多复杂工艺，零件变形难以控制，影响因素排查不明，造成加工后的变形量很容易就会超出工艺要求的变形量范围，难以满足相机应用。此外生产周期长、成品率低、制造成本增加，也造成了相应工艺研究更加棘手，而采用有限元仿真的方法来研究这类薄壁件的加工制作工艺是一种有效手段[2]。

该薄壁轴承环材料为GCr15轴承钢，制造过程中采用的热处理工艺路线为：正火-球化退火-粗车-淬火-深冷处理-回火-半精车-低温时效-精加工-稳定化处理，其中淬火工艺对整个工件的综合变形控制尤为关键[3]。本文试图采用Deform 3D金属成型仿真软件对对影响该轴承环淬火质量的因素进行了正交模拟优化和仿真分析，为其制造工艺的试验研究提供理论依据和指导。

1 有限元建模

图1 轴承环结构装配示意图

为了节省计算，根据薄壁轴承环的对称性（如图1所示），取零件的四分之一进行淬火仿真试验，在三维CATIA软件中建立该轴承环的四分之一实体模型，然后导入DEFORM 3D中。采用相对网格划分方法进行有限元网格划分， 有限元模型如图2所示，共13652个单元，3412个节点。……