在大型环件径-轴向辗环过程中,辗环机结构、轧制工艺、环件参数等都对环件轧制的顺利进行有着重要影响。在辗环机研究设计过程中,力能参数关系到主机技术参数的确定、结构设计的合理性,涉及到机构强度、刚度分析。在辗环过程中通过了解轴向轧制力、轧制力矩与辗环工艺参数之间的关系与变化规律,可以更好地分析金属流动,控制极限变形量,提高轧环过程的稳定性。通过建立轴向轧制力能参数的计算公式,分析工艺因素对轴向轧制力能参数的影响,可建立更为准确的轧制策略,提高设备的自动化程度和环件质量。本文以径-轴向辗环轴向轧制力能参数为研究对象,开展理论分析和实验研究,主要研究内容如下:(1)根据轴向轧制力等于接触面积与单位轧制力乘积的基本假设,建立了轴向轧制力基本计算公式。建立了轴向辗环接触面积的几何模型,利用积分法推导出了接触面积的计算公式;根据建立的单位轧制力微分体力学分析模型,基于主应力法建立了单位轧制力微分方程,得到单位轧制力计算公式,通过转化、化简得到了接触面应力系数平均值的计算公式。基于能量法的移位体积原理,建立了轴向轧制力矩的计算公式。(2)为了验证轴向轧制力计算公式的正确性,开展了轴向轧制力实验研究。选定铅作为实验材料,进行了铅力学性能测试,获得了屈服强度。设计了实验装置,利用电子万能试验机进行了轴向轧制力实验。通过分析轴向轧制力实验数据,对比轴向轧制力理论值,发现实验值与理论值之间的偏差在合理范围内,轴向轧制力随进给量的变化趋势一致,由此证明了所建立轴向轧制力计算公式的正确性。(3)研究了工艺参数对轴向辗环轧制力和轧制力矩的影响规律。得到以下结论:轴向轧制力和轧制力矩随环件外径的增大呈线性趋势增长,随环件内径的增大而减小;轴向轧制力和轧制力矩随进给量的增加而增加,影响效果明显;各因素对轴向轧制力和轴向轧制力矩影响的重要程度为:进给量>环件外径>环件厚度>锥辊顶点到环件圆心的距离,进给量为主要因素。(4)以Φ3000mm环件径-轴向辗环为对象开展了案例分析,利用实际辗环过程中环件的瞬时尺寸和工艺参数,通过对比轴向轧制力和轧制力矩的实际值与理论值,进一步验证了所建立轴向轧制力和轧制力矩计算公式的正确性。综上所述,本文对径-轴向辗环轴向轧制力能参数进行了理论分析,建立了轴向轧制力和轧制力矩的计算公式,研究了工艺参数对轴向轧制力能参数的影响规律,通过实验研究和案例分析,验证了所建立轴向轧制力和轧制力矩计算公式的正确性。所取得的研究成果可为辗环机的设计及环件的实际生产提供理论依据。