高性能环类零件广泛应用于众多重要工业领域，其制造技术体现了国家机械制造能力和水平。环件轧制是一种连续局部塑性成形技术，也是高性能环类零件先进成形制造技术。基于作者在高性能环类件轧制成形领域的研究基础，对我国高性能环件轧制成形理论和应用现状和工艺发展进行系统介绍：分析高性能环件轧制成形特点；阐述环件轧制成形理论，包括轧环条件、力能计算方法和轧制过程模拟进展；介绍我国高性能环件轧制成形技术在机械、航空、航天等工业领域的应用成果；例举当前我国环轧制成形工艺装备的最新进展；结合国家重点研发计划的研发情况，介绍高性能环类零件智能轧制和绿色轧制的建设现状。我国已经成为世界高性能环类零件重要制造基地，作为基础和关键重要部件的高效制造方法，高性能环类零件绿色智能轧制将为我国制造业双碳目标提供有效的解决方案。

　　高性能环类零件广泛应用于机械、汽车、火车、船舶、飞机、能源和国防等重要工业领域。它们的制造技术水平在一定程度上反映了一个国家制造业的技术水平和竞争力。

　　轴承应用广泛，规格尺寸从90 mm到10,000 mm不等，重量从150 g到20,000 kg不等，材料从普通轴承钢GCr15到高温轴承钢M50等。

　　航空发动机是大客机（如C919和CR929）的动力源，是飞机性能、可靠性和成本的决定性因素。

　　航空发动机中，各级叶片通过机匣与轴系高精度装配在一起，机匣是发动机的主结构和承力部件。制造难度大，涉及多种材料和复杂的加工流程。

　　国家高端产业发展规划和“双碳”目标要求提升我国高性能环类零件自主开发和创新能力，迫切需要研究开发环类零件的绿色智能先进轧制技术。

　　环类零件轧制成形是一种连续局部塑性成形技术，具有省力、节能、节材、效率高、成本低、产品性能好的特点。

　　环类零件轧制成形技术利用轧辊的旋转驱动和直线进给作用，使环件毛坯连续咬入轧制孔型，产生壁厚减薄、直径增大、截面轮廓成形的连续局部塑性变形，直接获得复杂截面轮廓形状的环件产品。

　　技术发展经历了从小尺寸环件到大尺寸环件，从普通黑色金属环件到铝、钛、高温合金环件的过程，环件轧制性能不断提升。

　　环件轧制是一种复杂的塑性成形过程，涉及材料流动、变形行为和应力应变分布等多方面的内容。

　　变形行为受轧制力、摩擦条件和材料特性的影响，需要通过实验和理论分析进行研究。

　　通过有限元分析和实验测试，可以获得轧制过程中不同位置的应力应变分布规律。

　　轧制过程中常见的缺陷包括裂纹、折叠、偏差等，这些缺陷会影响环件的性能和使用寿命。

　　开发和应用新型轧制工艺，如多辊轧制、复合轧制等，以提高生产效率和产品质量。

　　引入智能制造技术，通过大数据分析和人工智能，优化轧制工艺参数和过程控制。

　　采用轧制成形技术，可以生产出高质量的风电设备环件，提高其使用寿命和可靠性。

　　轧制成形技术在汽车车轮制造中得到广泛应用，车轮要求轻量化、高强度和高安全性。

　　采用轧制技术，可以有效控制车轮的厚度分布和力学性能，提高车辆的燃油经济性和安全性。

　　通过轧制成形技术，可以制造出高精度的传动部件，提升汽车传动系统的性能和寿命。

　　采用轧制成形技术，可以生产出高质量的大型机械环件，提高设备的使用寿命和可靠性。

　　双边法兰、高压阀体、双联齿轮等具有厚径比大、表面深凹槽几何特征的环类零件

　　在工件外加装套模，使工件在套模内先轧制成形，套模内径逐步形成各种形状凸台

　　在图 11 中展示了给芯辊施加负主动力矩（T20），使环件被咬入变形区域

　　智能化轧制系统由传感器网络、数据采集与处理系统、智能控制系统和人机交互界面等部分组成。

　　通过实时监测轧制过程中的温度、应力、变形等关键参数，实现轧制过程的智能化控制和优化。

　　通过大数据技术，对轧制过程中的各类数据进行采集、存储、分析和挖掘，找出影响产品质量的关键因素。

　　人工智能技术，如机器学习和深度学习，能够处理复杂的工艺数据，建立轧制过程的智能模型。

　　通过人工智能算法，系统可以实时预测和控制轧制过程中的各种变量，提升产品的精度和一致性。

　　基于数据驱动的工艺优化，通过分析历史生产数据，找出最佳工艺参数组合，提高产品质量和生产效率。

　　模拟仿真技术的应用，可以在虚拟环境中测试和优化轧制工艺，减少实际生产中的试错成本。

　　在高性能环类零件的生产中，通过智能轧制工艺的优化，显著提升了产品的综合性能和生产效率。

　　智能轧制装备集成了先进的传感器、控制器和执行器，能够实现高精度、高效率的轧制加工。

　　装备具备自诊断和自维护功能，能够及时发现和处理设备故障，确保生产的连续性和稳定性。

　　智能轧制装备在航空航天、汽车制造和能源设备等领域得到了广泛应用，提升了环类零件的制造水平。

　　绿色轧制技术旨在减少制造过程中的能源消耗和环境污染，实现经济效益与生态效益的双赢。

　　该技术响应了国家“双碳”战略目标，推动制造业向低碳、环保、可持续方向发展。

　　选择低碳、可回收的环保材料作为环类零件的制造材料，减少制造过程中的碳足迹。

　　通过余热回收系统，将轧制过程中的废热回收再利用，用于工艺加热或其他生产环节。

　　本文系统地总结了环类零件绿色智能轧制技术的研究进展，涵盖了理论研究、工艺开发、应用案例和未来展望。

　　绿色智能轧制技术在提升产品质量、提高生产效率、降低能源消耗和减少环境污染方面取得了显著成效。

　　多辊轧制、复合轧制、温热轧制、智能化轧制和绿色轧制等新工艺的研究和应用，为高性能环类零件的制造提供了可靠的技术保障。

　　大数据和人工智能技术的引入，使得轧制过程的智能化控制和优化成为可能，推动了智能制造的发展。

　　环类零件绿色智能轧制技术在航空航天、能源设备、汽车制造和机械制造等领域具有广泛的应用前景。

　　随着制造技术的不断进步，绿色智能轧制技术将进一步向高端化、智能化和绿色化方向发展。

　　未来的研究将更加注重工艺优化、设备升级、智能控制和环保材料的应用，推动制造业的可持续发展。

　　兰箭，武汉理工大学教授，博导，科技部国家科技专家库专家，国家自然科学基金同行评议专家，主要从事铝合金、高温合金等特种材料的结构-材料-性能一体化精密成形制造工作，成果已用于各类运载工具关键结构和部件的批量生产。主持或参加了国家自然科学基金面上和重点、国防基础科研计划、科技部973、863和国家重点研发计划项目等40多项科研项目。在国内外杂志发表论文50余篇。

　　钱东升，武汉理工大学教授、博导，兼任中国机械工程学会塑性工程分会理事及特种轧制学委会副主任、湖北省机械工程学会塑性工程分会和热处理分会副理事长、《轴承》期刊编委。主要从事环类构件高性能成形制造研究，主持国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国博士后科学基金及企业委托技术研发项目10余项。出版专著2部，发表论文90余篇、SCI收录论文60余篇，授权国际和国家发明专利40余项、计算机软件著作权4项，获得国家科技进步二等奖1项、省部级科技奖励6项。

　　邓加东，武汉理工大学副教授，硕导，国家自然科学基金通讯评审专家、中国汽车工程学会会员，研究方向:汽车与运载装备关键构件精密成形技术；特种制造与智能制造技术；新能源电池材料制备技术。主持了国家自然科学基金青年基金项目1项、国家重点研发计划项目子任务2项，作为主要研发人员参与其他国家级、省部级及企业项目10余项。

　　华林，武汉理工大学教授、博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者。西安交通大学机械工程专业博士研究生毕业，获工学博士学位。现任现代汽车零部件技术湖北省重点实验室主任。兼任中国汽车工程学会常务理事，中国机械工程学会塑性工程分会副理事长、材料成形与模具技术国家重点实验室学术委员、《中国机械工程》和《塑性工程学报》编委。长期从事机械与汽车工程教学科研工作，主持筹备建设了车身工程本科专业方向，主持了车辆工程卓越工程师专业建设。入选人事部新世纪百千万人才工程，并获得了国务院政府特殊津贴。主持和承担了国家973计划、863计划、科技支撑计划、国家自然科学基金、111学科创新引智计划等研究课题。获得了国家科技进步二等奖、教育部高校青年教师奖、GM中国科技成就二等奖等。

　　JME学院是由《机械工程学报》编辑部2018年创建，以关注、陪伴青年学者成长为宗旨，努力探索学术传播服务新模式。首任院长是中国机械工程学会监事会监事长、《机械工程学报》中英文两刊主编宋天虎。

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