楔横轧模具轧齐曲线3D设计方法

目录摘要┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ⅠABSTRACT┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈Ⅱ第1章绪论┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈11楔横轧工艺简介┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈楔横轧的发展及其应用┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈2┈2国外发展状况┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈3国内的应用状况┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈第2章轧件设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈4┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈44径向加工余量来的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈4轴向加工余量的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈轧件尺寸的计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈5┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈5第3章楔横轧模具设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6 毛坯与坯料尺寸的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈6 ┈毛坯尺寸┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6坯料直径与长度的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 66 模具型腔设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈热态毛坯尺寸┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈6 ┈┈7 模具精整区型腔尺寸┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈模具孔型设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈8 ┈成型方案┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈8 计算断面收缩率与初选α、β┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈8孔型几何尺寸设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈9第4章仿真实验结果分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈11 仿真所用软件DEFORM-3D的介绍┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈11 DEFORM的发展┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈11 DEFORM的特点┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈12 DEFORM应用举例┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈12 DEFORM-3D软件的模块结构┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈13 起楔段轧件截面上的应变场特征┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈14 横截面上的应变分布┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈14 纵截面上的应变分布┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈15 ┈┈展宽段轧件截面上的应变场特征┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈17 横截面上的应变分布┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈17 ┈18纵截面上的应变分布┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈楔段轧件截面上的应力场特征┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈20 横截面上应力分布┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈20纵截面上的应力分布┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈21 宽段轧件截面上的应力场特征┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈22 横截面上的应力分布┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈22纵截面上的应力分布┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈23 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈24 展宽角β和形角α对轧制力的影响┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈25 断面收缩率ψ对轧制力的影响┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈25 轧件尺寸对轧制力的影响┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈25 第5章结论┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈26 参考文献┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈27 致谢┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈28 附录┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈30第1章绪论楔横轧是一种轴类零件成型新工艺、新技术。

第37卷第3期2011年3月北京工业大学学报JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGYVol．37No．3Mar．2011轴类零件楔横轧三维数值模拟王南，张庆恒，张乃伟，岳龙山(河北工程大学机电学院，河北邯郸056038)摘要:利用Pro /E 建立楔横轧模具和轧件的三维参数化模型，将其导入ANSYS /LS-DYNA 有限元软件中，建立楔横轧轧制阶梯轴的有限元模型，对轴类零件楔横轧成形过程进行了三维数值模拟，得到轴类零件轧制过程中轧件内部的应变场、轧件表面变形形状等信息，为研究其他零件的轧制成形机理及变形规律提供了参考和理论依据．关键词:楔横轧;轴类零件;有限元;ANSYS /LS-DYNA 中图分类号:TG 355.19文献标志码:A 文章编号:0254－0037(2011)03－0330－05收稿日期:2009-05-26．作者简介:王南(1957—)，男，河北昌黎人，教授．随着我国汽车工业的快速发展，轴类零件的需求与日俱增，传统的机加工、铸造、锻造等轴类零件生产方法已不能适应当前汽车对轴类零件发展的要求［1］．楔横轧作为一种先进的轴类零件成形方法，被广泛地应用于轴类零件的生产过程中．零件轧制属于复杂的三维非线性塑性成形过程，准确获得轧件上每一点的应力、应变与金属流动规律，对认识零件成形规律、了解缺陷产生的原因具有重要的意义［2-4］．本文采用三维参数化软件Pro /E 建立零件轧坯与轧辊的三维实体模型，通过Pro /E 和ANSYS /LS-DYNA 的接口将三维实体模型导入三维非线性有限元分析软件ANSYS /LS-DYNA 中，合理确定材料特性参数、接触条件、各种约束条件及载荷，建立零件轧坯与楔形轧辊的三维有限元模型，进行动态数字仿真，通过ANSYS /LS-DYNA 软件的后处理功能得到轧件内部的应力、应变云图，分析金属的流动规律．1有限元模型的建立图1模具和轧件的有限元模型Fig．1The finite element model of mold and workpiece首先根据轧件特征参数设计模具，选择合理的成形角、展宽角等工艺参数，完成模具设计，然后利用Pro /E 建立楔横轧模具和轧件的三维参数化模型，将其导入ANSYS /LS-DYNA 中，建立楔横轧三维非线性有限元模型．建立的模具和轧件的有限元模型如图1所示．为了得到变形过程比较真实的描述，建立有限元模型过程时做如下假设［5-9］:1)轧辊与模具为刚体，采用刚性壳单元(shell163)对模具进行网格划分，轧辊的弹性模量E =210GPa ，密度ρ=7.82t /m 3，泊松比μ=0.3，轧辊轴线完全约束，两轧辊施以相同方向的旋转载荷．2)轧件为多段线性弹塑性材料模型，输入与应变率相关的应力－应变曲线，采用8节点实体单元(solid 164)进行网格划分，轧件弹性模量E =90GPa ，密度ρ=7.82t /m 3，泊松比μ=0.3，在轧件对称面上给予轴向几何约束．第3期王南，等:轴类零件楔横轧三维数值模拟3)轧件与上下模具采用自动的面面接触模型(auto surface-to-surface)，轧辊表面为目标面，轧件表面为接触面，轧件与2个模具的轧制条件完全对称［10-13］．4)为了节省计算时间，根据模型的对称性，取模具和轧件的1/2模型进行数值模拟［14-17］．2模拟结果及分析楔横轧的轧制过程分为楔入段、展宽段和精整段．本文主要研究轧制过程中楔入段轧件横截面和纵截面轧件内部的应变场以及轧件表面变形特征．楔横轧起楔段横截面上的横向应变εx的分布，如图2所示．由图2可以看出，在楔入段，轧件横向应变基本上以y轴为中心呈对称分布，在x方向产生延伸，出现拉伸应变，其拉伸应变最大值为0.1035，出现在A点，以接触点A为中心，离A点越远应变越小，并逐步下降到0．由于延伸应变主要伸向出口，造成出口部位金属堆积，局部出现压缩应变，其最大值为－0.065，出现在B点，离B点越远应变越小，并逐步下降到0．零件其他部位的横向应变为0，没有发生变形．楔横轧起楔段横截面上的纵向应变εy的分布，如图3所示．由图3可以看出，在楔入段，轧件应变发生在与模具接触的局部，在y方向产生压缩，出现压缩应变，其最大压缩应变值为－0.159，出现在A点，以接触点A为中心，离A点越远压缩应变值越小，并逐步下降到0．由于压缩变形的影响，出口局部产生拉伸变形，其最大值达到0.02，出现在B点，离B点越远拉伸应变值越小，并逐步下降到0．零件其他部位的纵向应变为0，没有发生变形．图2横截面横向应变εx Fig．2The x-strain of crosssection图3横截面纵向应变εy Fig．3The y-strain of cross section楔横轧起楔段横截面上的轴向应变εz的分布，如图4所示．由图4可以看出，在楔入段，轧件应变发生在与模具接触的局部，在z方向产生延伸，出现拉伸应变，其拉伸应变最大值为0.1079，出现在C点，以接触点C为中心，离C点越远轴向应变越小，并逐步下降到0．零件的其他部位的轴向应变为0，没有发生变形．楔横轧起楔段横截面上的等效应变ε的分布，如图5所示．其变形特征为:在轧制的楔入段，轧件与模具接触点的等效应变值最大，达到－0.319，离接触点越远，等效应变越小，并逐步下降到0，且应变以y 轴为中心呈对称分布;轧制过程中，径向材料被压缩，轴向材料发生延伸，随着模具的楔入，轧件应变逐步径向扩展至心部，径向压缩变形较大，轴向延伸变形不明显，轧件两端基本没发生变形．楔横轧起楔段纵截面上的横向应变εx的分布，如图6所示．由图6可以看出，在模具的作用下，轧件在x方向产生延伸，出现拉伸应变，其拉伸应变最大值为0.1029，出现在D点，离接触点D越远，拉伸应变越小，并逐步下降为0．由于金属的轴向流动，轧件其他部位受到一定程度的挤压，出现压缩应变，压缩应变值最大值为－0.0356．楔横轧起楔段纵截面上的纵向应变εy的分布，如图7所示．由图7可以看出，在模具作用下，轧件纵向应变关于x轴对称，轧件在y方向产生压缩应变，其压缩应变最大值为－0.246，出现在E点，离E点越远压缩应变越小，并逐步下降到0．由于E处的压缩变形，带动了附近F处产生拉伸变形，其最大值为133北京工业大学学报2011年0.034．轧件其他部位的纵向应变均为0，没有发生变形．图4横截面轴向应变εz Fig．4The z -strain of crosssection 图5横截面等效应变εFig．5The effective strain of crosssection图6纵截面横向应变εx Fig．6The x -strain of longitudinalsection 图7纵截面纵向应变εy Fig．7The y -strain of longitudinal section楔横轧起楔段纵截面上的轴向应变εz 的分布，如图8所示．由图8可以看出，在模具的作用下，轧件轴向应变关于x 轴对称，轧件在z 方向产生延伸，出现拉伸应变，其拉伸应变的最大值为0.184，出现在E 点，离E 点越远拉伸应变越小，并逐步下降到0．拉伸变形的影响使金属流动性受阻，使得轧件F 点产生压缩变形，其压缩应变最大值达到－0.090．轧件其他部位的轴向应变为0，没有发生变形．楔横轧起楔段纵截面上的等效应变ε的分布，如图9所示．由图9可以看出，等效应变的最大值出现在轧件与模具的接触点处，其值为0.431，以接触点为中心，离接触点越远，等效应变越小，并逐步下降到0．轧件其他部位的等效应变为0，没有发生变形．图8纵截面轴向应变εz Fig．8The z -strain of longitudinalsection 图9纵截面等效应变εFig．9The effective strain of longitudinal section233333第3期王南，等:轴类零件楔横轧三维数值模拟3结束语基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件，建立楔横轧模具与轧件的有限元模型，对楔横轧的楔入段进行了三维数值模拟，实现了楔横轧楔入段的动态数字仿真，研究了轧制过程中楔入段轧件横截面和纵截面的应变场以及表面变形特征，得到了轧件的应力、应变和轴向位移等信息，在此基础上可为模具工艺参数的选择、轧件质量的改善以及零件轧制成形机理及变形规律的研究提供参考和理论依据．参考文献:［1］何涛，王宝雨，胡正寰．偏心截面轴类零件的楔横轧成形数值模拟［J］．锻压技术，2008，33(2):53-55．HE Tao，WANG Bao-yu，HU Zheng-huan．Numerical simulation on cross wedge rolling of shaft parts with eccentric section ［J］．Forging＆Stamping Technology，2008，33(2):53-55．(in Chinese)［2］胡正寰，张康生，王宝雨，等．楔横轧零件成形技术与模拟仿真［M］．北京:冶金工业出版社，2004:16-25．［3］马振海，杨翠苹，胡正寰．楔横轧轧件端头凹心影响因素的研究［J］．锻压技术，2002，27(1):29-31．MA Zhen-hai，YANG Cui-ping，HU Zheng-huan．Study on effect factors of end concavity in cross wedge rolling［J］．Forging ＆Stamping Technology，2002，27(1):29-31．(in Chinese)［4］马振海，胡正寰，杨翠苹，等．楔横轧展宽段的变形特征与应力应变分析［J］．北京科技大学学报，2002，24(3):309-312．MA Zhen-hai，HU Zheng-huan，YANG Cui-ping，et al．Deformation character and analysis of stress and strain during stretching stage for cross wedge rolling［J］．Journal of University of Science and Technology Beijing，2002，24(3):309-312．(in Chinese)［5］何涛，杨竞，金鑫，等．ANSYS10.0/LS-DYNA非线性有限元分析实例指导教程［M］．北京:机械工业出版社，2007: 95-100．［6］赵静，鲁力群，胡正寰．楔横轧多楔成形等直径轴类件内部疏松的理论与实验研究［J］．塑性工程学报，2008，15(1):108-111，126．ZHAO Jing，LU Li-qun，HU Zheng-huan．Theorectical and experimental study on internal defect of equal diameter axis formed in multi-wedge cross wedge rolling［J］．Journal of Plasticity Engineering，2008，15(1):108-111，126．(in Chinese)［7］聂广占，束学道，李传民．楔横轧特大型轴类件变形特征研究［J］．冶金设备，2007，166(6):6-10．NIE Guang-zhan，SHU Xue-dao，LI Chuan-min．Study on deformation character of oversize axes during cross wedge rolling ［J］．Metallurgical Equipment，2007，166(6):6-10．(in Chinese)［8］应富强，张更超，潘孝勇．金属塑性成形中的三维有限元模拟技术探讨［J］．锻压技术，2004，29(2):1-5．YING Fu-qiang，ZHANG Geng-chao，PAN Xiao-yong．Approach to the technique of three-dimensional finite element simulation in metal forming［J］．Forging＆Stamping Technology，2004，29(2):1-5．(in Chinese)［9］刘桂华，徐春国，任广升．楔横轧三维变形过程的有限元数值模拟研究［J］．锻压技术，2001，26(6):32-35．LIU Gui-hua，XU Chun-guo，REN Guang-sheng．Research on FEM numerical simulation of three-dimension deformation of cross wedge rolling［J］．Forging＆Stamping Technology，2001，26(6):32-35．(in Chinese)［10］束学道，闫波，邢希东，等．楔横轧楔入段端面移动量规律［J］．机械工程学报，2009，45(1):131-134．SHU Xue-dao，YAN Bo，XING Xi-dong，et al．Investigation into regularity of movement of the end of wedged parts for cross wedge rolling［J］．Chinese Journal of Mechanical Engineering，2009，45(1):131-134．(in Chinese)［11］束学道，彭文飞，聂广占，等．楔横轧大型轴类件轧制力规律研究［J］．塑性工程学报，2009，16(1):102-105．SHU Xue-dao，PENG Wen-fei，NIE Guang-zhan，et al．The study of rolling force on forming large-sized shaft-part by cross wedge rolling［J］．Journal of Plasticity Engineering，2009，16(1):102-105．(in Chinese)［12］杜凤山，汪飞雪，杨勇．三辊楔横轧空心件成形机理的研究［J］．中国机械工程，2005，16(24):224-225．DU Feng-shan，WANG Fei-xue，YANG Yong．Study on compacting mechanism of hollow workpiece by3-roll cross wedge bolling［J］．China Mechanical Engineering，2005，16(24):224-225．(in Chinese)［13］贾震，张康生，杨翠苹，等．楔横轧一次楔大断面收缩率成形机理［J］．北京科技大学学报，2009，31(8):1046-1050．433北京工业大学学报2011年JIA Zhen，ZHANG Kang-sheng，YANG Cui-ping，et al．Forming principle of heavy section shrinkage cross wedge rolling by single wedge［J］．Journal of University of Science and Technology Beijing，2009，31(8):1046-1050．(in Chinese)［14］束学道，李传民，李连鹏，等．工艺参数对楔横轧接触区表面应力的影响分析［J］．中国机械工程，2007，18(7): 851-854．SHU Xue-dao，LI Chuan-min，LI Lian-peng，et al．Influence analysis of processing parameter on the surface stress of contact zone in cross wedge rolling［J］．China Mechanical Engineering，2007，18(7):851-854．(in Chinese)［15］杨翠苹，张康生，刘晋平，等．三辊横轧应力应变场对内部缺陷的影响［J］．北京科技大学学报，2006，28(5):464-467．YANG Cui-ping，ZHANG Kang-sheng，LIU Jin-ping，et al．Internal defects in rolled pieces during three-roll cross wedge rolling［J］．Journal of University of Science and Technology Beijing，2006，28(5):464-467．(in Chinese)［16］李传民，束学道，胡正寰．楔横轧多楔轧制铁路车轴可行性有限元分析［J］．中国机械工程，2006，17(19):2017-2019．LI Chuan-min，SHU Xue-dao，HU Zheng-huan．Feasibility study on multi-wedge cross wedge rolling of railway axles with finite element analysis［J］．China Mechanical Engineering，2006，17(19):2017-2019．(in Chinese)［17］王明龙，张康生，娄依志，等．楔横轧二次楔入力能参数试验研究［J］．锻压技术，2007，32(4):25-29．WANG Ming-long，ZHANG Kang-sheng，LOU Yi-zhi，et al．Experimental study on mechanical parameters of second wedge heavy section shrinkage［J］．Forging＆Stamping Technology，2007，32(4):25-29．(in Chinese)Three-dimension Numerical Simulation on Cross WedgeRolling of Shaft PartsWANG Nan，ZHANG Qing-heng，ZHANG Nai-wei，YUE Long-shan (College of Mechanical and Electrical Engineering，Hebei University of Engineering，Handan056038，Hebei，China) Abstract:In this paper，a three-dimension parameterized model of mold and a work piece are established by software Pro/E，which are imported to finite element software ANSYS/LS-DYNA，and a finite element model of cross wedge rolling stepped shaft is established，the cross wedge rolling deformation process of shaft parts is simulated with finite element software ANSYS/LS-DYNA，the internal strain and surface deformation of the work piece are gained in the process of rolling．The study provides reference and theoretical foundation for other parts of rolling forming mechanism and rules of deformation．Key words:cross wedge rolling;shaft parts;finite element;ANSYS/LS-DYNA(责任编辑刘潇)。

汽车中间轴毛坯楔横轧模具的设计应用摘要：伴随着国民经济和汽车工业的发展，中间轴作为其中重要的零件消耗量越来越大，质量要求也越来越高。

而楔横轧成型工艺在阶梯轴上的应用也越来越成熟，因为有着效率高、节能、材料利用率高和质量好的优势，使用楔横轧工艺加工中间轴毛坯有着更好的发展前景。

文中提供了一种直径为65mm的中间轴楔横轧模具的设计方法。

包括模具型腔的设计、孔型的设计以及模具的分块的依据。

为同类轴类零件模具的设计和成型方案设计提供了一定参考价值。

关键词：楔横轧中间轴模具设计成形楔横轧是一种先进的轴类零件成形技术，它由两个带楔形模具的轧辊，以相同的方向旋转并带动圆形轧件旋转，轧件在楔形孔型的作用下，轧制成各种形状的台阶轴，楔横轧的变形主要是径向压缩和轴向延伸。

目前，阶梯轴的加工仍广泛采用传统的切削加工，存在着材料利用率低、能耗大、生产率低、成本高等不足。

楔横轧工艺技术，以其独特的优点引起了人们的注意，这一轴类零件新成形工艺，与传统的锻造、切削工艺相比有效率高、节材节能、产品精度高、模具寿命长等优点。

所以该技术日益受到人们的重视，被广泛地应用于汽车、拖拉机、摩托车、发电机上的轴类件或连杆件的生产中。

而且随着工业的快速发展与拓宽，楔横轧产品有着巨大的国内及国际市场，发展前景广阔。

本文通过对汽车中间轴毛坯的成型方案、模具孔型和模具型腔的设计计算，提供了一种中间轴模具的设计方法。

一、模具成型方案设计图1为要轧制的汽车中间轴热态毛坯图，模具各断面处型腔尺寸由热态毛坯尺寸确定。

轴向尺寸与热态毛坯尺寸一致。

径向尺寸为热态毛坯最大直径处增加1.51mm深度为基圆间隙，左右两边第一次轧制完成之后，由于顺延至宽度，并且第一次轧制所得面还要进行二次轧制，不需要保证其形状，因此考虑到减小扭矩的因素，将第一次轧制完成后的顶面直径减少2mm。

中间轴为非对称零件，并且尺寸较大，如果采用对称轧制将会造成设备过大，成本提高，同时也提高了轧制的难度。

楔横轧阶梯轴的轧出方法创建时间：2008-11-17楔横轧阶梯轴的轧出方法楔横轧阶梯轴的成形过程在模具设计上，分为五个区段：楔入段、楔入平整段、展宽段、精整段以及剪切段(图1)。

下面就每一段的作用与设计计算加以说明：(1) 楔入段(A-B)。

楔人段模具孔型的楔尖高度，按阿基米德螺线，由零(模具基圆)增至楔顶高h处。

楔入段的作用是实现轧件的咬入与旋转，并将轧件压成由浅入深的v形槽，其最深处为△r=ro -r1如图1中的Ⅰ-Ⅰ截面所示。

楔顶高h与△r关系为：h=△r+δ (1)式中：δ——轧件外径至轧辊基圆的距离，其数值一般为0.3~2mm。

楔人段的长度L1，用下式进行计算L1=hcotαcotβ(2)楔人段成形角α与展宽角β的选择，主要考虑轧件的旋转条件。

为了简化模具的设计与加工，常常让楔人段的成形角n与展宽角口等于展宽段的数值。

图1 楔横轧典型模具的区段图为了防止楔入段轧件不旋转，除在斜楔面上刻痕外还需要在楔入段开始处的前后基圆面上刻平行于轧辊轴线的刻痕。

(2) 楔入平整段(B-C)。

楔入平整段模具孔型形状保持不变，即此段的楔尖高h不变，展宽角β=0。

楔人平整段的作用是将轧件在整个圆周上全部轧成深度为△r的V形环槽，如图1所示的Ⅱ-Ⅱ截面。

其目的为改善展宽段开始时的塑性变形。

用下式进行计算：楔人平整段的长度L2L2>π/2*d k(3)=0.6πd k即保证在二辊楔横轧机上轧件滚动半圈以上。

一般取L2实践已经证明，在模具设计中取消这一楔人平整段，对轧制过程的稳定与产品的质量均无多大影响。

取消楔人平整段，不仅可以减少模具的长度，而且简化了机械加工。

楔人平整段与展宽段交接处(图1的C处)，由于楔入平整段的展宽角β=0，而展宽段的展宽角口为某一角度，若不将模具在此交接处分开是很不好加工的。

(3) 展宽段(C-D)。

展宽段模具孔型的楔顶高度不变，但楔顶面与楔底的宽度由窄变宽。

展宽段是楔横轧模具完成变形的主要区段，轧件直径压缩，长度延伸这一主要变形是在这里完成的，轧件的这段形状如图Ⅲ一Ⅲ截面所示。

毕业论文楔横轧轴类零件塑性成形新工艺摘要由于楔横轧技术属于多学科交叉问题，对新产品设计由于尚未形成系统的理论科学，反复试制所造成的时间和费用消耗巨大。

所以，开展零件精确轧制成形机理仿真研究，解决零件成形过程影响产品质量的关键问题，对建立零件轧制系统科学理论具有重要意义。

本文通过DEFORM有限元软件理论建模，对二辊楔横轧整个轧制过程进行了模拟计算.利用正交试验法，对各种轧制力能影响因素进行了全面系统地深入研究。

它对轧机的能力衡量、刚度设计、工艺优化等方面都具有重要的实际应用价值。

论文在前人研究的根底上，对二辊楔横轧轧件心部点的各种应力应变曲线进行全程跟踪，得出交变的剪应力和剪应变是轧件发生环状疏松的主要原因。

本文建立了二辊楔横轧轧制轴类零件的有限元模型。

研究了轴类件成形的各种应力场分布，分析了轧件塑性成形规律及轧制力能参数，为认识和解决轴类零件成形规律提供了理论根底。

关键词:二辊楔横轧轴类件刚塑性有限元法数值模拟AbstractCross wedgerollingtechnologybelongstoa multidisciplinary intersectproblem, and asystemic theoretical science on new product's designing has not beenestablished.thetimeand expenseisvery largeforiteratetrial-manufacture,socarrying outthesimulationstudyonpartprecisionrollformingmechanism,solvingthekeyproblemofpro ductqualityduringthepartformingprocess,it is offar reachingimportanceto foundationrollingsystemscience.In thispaperthenumericalsimulationonthewhollyrollingprocessoftwocross wedge rolling has been finished, by using finite element softwareDEFORM.Differentkindsofinfluencingfactorsofdraughtpressurehavebeen overall and systematically lucubrated,by utilizing orthogonal experiment. Itpossess important practical application value to roll ability scale, rigiditydesigning and process optimize optimization.Based on the before investigative substructure,thispaperproceedsall-the-way tracking to different kinds of stress-strained curve of the workpiece's centre by two cross wedge rolling, and finds out that alternating shearstress and shearing strain are the first causes to the ring loose at work piece's centre.a thermal-mechanical coupledmodelfor 2–rollcrosswedgerollingof shafthasbeenestablishedinthishestudyonstressandstrainfielddistributionoftheworkpieceis given. It offers theoretical principle for realizing and solving the figurationlawof shaft.Key words : two crosswedgerollingrigid-plasticfiniteelementmethod numerical analysis第1章绪论1.1楔横轧技术及其开展概况楔横轧技术简介楔横轧(Cross Wedge Rolling)是一种高效的轴类零件塑性成形新工艺和新技术。