【正文】 國外發(fā)展情況 楔橫軋技術(shù)，作為軸類零件的生產(chǎn)方法，其研究的歷史可以追溯到 19 世紀(jì)。楔橫軋產(chǎn)品由于金屬纖維連續(xù)，晶粒細(xì)化，產(chǎn)品的機(jī)械性能明顯提高，一般承載能力可提高 20％ 左右。 ⑷ 產(chǎn)品精度高。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 2 ⑶ 模具壽命長。 ⑵ 材料利用率顯著提高。對第二種情況，因僅僅是進(jìn)行體積的再分配，所以模具形狀簡單，適用小批量生產(chǎn)。楔橫軋工藝已熱軋為主，小直徑產(chǎn)品可實現(xiàn)冷軋。楔橫軋的變形主要是徑向壓縮、軸向延伸。北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 目 錄 摘要 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ Ⅰ ABSTRACT┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ Ⅱ 第 1章 緒論 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 1 楔橫軋工藝簡介 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 1 楔橫軋的發(fā)展及其應(yīng)用 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 2 國外發(fā)展?fàn)顩r ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 2 國內(nèi)的應(yīng)用狀況 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 3 第 2章 軋件設(shè)計 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 4 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 4 徑向加工余量來的確定 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 4 軸向加工余量的確定 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 4 軋件尺寸的計算 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 5 軋件的計算機(jī)描述 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 5 第 3 章 楔橫軋模具設(shè)計 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6 毛坯與坯料尺寸的確定 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6 毛坯尺寸 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6 坯料直徑與長度的確定 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6 模具型腔設(shè)計 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6 熱態(tài)毛坯尺寸 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6 模具精整區(qū)型腔尺寸 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 7 模具孔型設(shè)計 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 8 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 成型方案 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 8 計算斷面收縮率與初選α、β ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 8 孔型幾何尺寸設(shè)計 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ ┈┈ 9 第 4章 仿真實驗結(jié)果分析 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 11 仿真所用軟件 DEFORM3D的介紹 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 11 DEFORM 的發(fā)展 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 11 DEFORM 的特點 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 12 DEFORM 應(yīng)用舉例 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 12 DEFORM3D 軟件的模塊結(jié)構(gòu) ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ ┈ 13 起楔段軋件截面上的應(yīng)變場特征 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 14 橫截面上的應(yīng)變分布 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 14 縱截面上的應(yīng)變分布 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 15 展寬段軋件截面上的應(yīng)變場特征 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 17 橫截面上的應(yīng)變分布 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 17 縱截面上的應(yīng)變分布 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ ┈┈┈ 18 楔段軋件截面上的應(yīng)力場特征 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 20 橫截面上應(yīng)力分布 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 20 縱截面上的應(yīng)力分布 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 21 寬段軋件截面上的應(yīng)力場特征 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 22 橫截面上的應(yīng)力分布 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 22 縱截面上的應(yīng)力分布 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 23 不同 工藝參數(shù)對空心軸類件軋制力的影響 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 24 展寬角 β 和 形角 α 對軋制力的影響 ┈┈┈┈┈┈ ┈┈┈┈┈ 25 斷面收縮率 ψ 對軋制力的影響 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 25 軋件尺寸對軋制力的影響┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 25 第 5章 結(jié)論 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 26 參考文獻(xiàn) ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 27 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 致謝 ┈ ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 28 附錄 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 30 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 1 第 1 章 緒 論 楔橫軋 工藝簡介 楔橫軋是一種 軸類零件成型新工藝、新技術(shù)。 圖 1 楔橫軋原理 楔橫軋工藝可生產(chǎn)各種臺階軸類零件，在國內(nèi)外已生產(chǎn)出數(shù) 400 多種零件毛坯 。產(chǎn)品直徑范圍為 6～ 150 ㎜，長度范圍 40～ 120 ㎜。 與其它常用的成形工藝（如鍛造、鑄造）相比，楔橫軋有以下優(yōu)點： ⑴ 生產(chǎn)效率大幅度提高 。鑄鍛之后進(jìn)行機(jī)加工的產(chǎn)品，材料利用率 一般只有 60％左右，有的還要低于這個數(shù)字。根據(jù)楔橫軋的工作原理，作用在模具上的力比較小，所以模具的壽命可以很長。熱軋件徑向尺寸公差可控制在 ～ ㎜ ，長度尺寸公差可以控制在 ～ 1 ㎜。 ⑹ 振動、噪聲均較小，勞動條件得到明顯改善。關(guān)于楔橫軋軋機(jī)的首個專利由 Lebek 于 1879 年提交。 1967 年，東德（前） UWQ40 400 型楔橫軋機(jī)定型，并且在萊比錫春季博覽會展出。 捷克斯洛伐克（前）于 20 世紀(jì) 50 年代末設(shè)計的 UL 類型軋機(jī)可以產(chǎn)生最大直徑 100毫米，長度 600 毫米的零件。在其他國家，如東德（前），大不列顛，波蘭，美國等，其楔橫軋技術(shù)也有了不同程度的發(fā)展。在英國， Henry Wiggin and C. 有限公司制成了早期的三輥楔橫軋原型機(jī)。在美國， 1972 年， Belmont 基于捷克 UL 35 型軋機(jī)，研制了雙輥楔橫軋機(jī)。二十世紀(jì)末，楔橫軋機(jī)被日本三菱汽車公司用于生產(chǎn)復(fù)雜的加強(qiáng)軸，并已在市場上銷售。 20 世紀(jì) 70 年代初，東北工學(xué)院（現(xiàn)東北大學(xué)）在實驗室軋出火車 D 軸的模擬件，以后與沈陽軋鋼廠合作，試軋出火車 D 軸，但由于種種原因未能應(yīng)用于生產(chǎn)。 從 20 世紀(jì) 70 年代初期起，北京科技 大學(xué) (原北京鋼鐵學(xué)院 )在較好 孔型斜軋技術(shù)基礎(chǔ)上開展楔橫軋技術(shù)研究工作。開發(fā)并利用于生產(chǎn)的零件 300多種，包括汽車、拖拉機(jī)、摩托車、發(fā)動機(jī)、油泵與水泵等機(jī)器軸類零件（如下圖），累計生產(chǎn)軸類零件 200 萬 t，使我國成為世界上開發(fā)并投產(chǎn)楔橫軋產(chǎn)品最多國家之一。 加工余量的確定 徑向加工余量來的確定 楔橫軋軋件徑向加工余量的確定主要考慮軋件的彎 曲、表面缺陷、徑向尺寸精度以及機(jī)加工時裝夾誤差等。生產(chǎn)實際中，一般要求彎曲度不大于 ~ ㎜ 。生產(chǎn)實際中，一般要求表面缺陷不大于 ~ ㎜ 。 在進(jìn)行機(jī)械加工時，軋件的裝夾和定位也會有誤差， 尤其是大批量的流水線作業(yè)生產(chǎn)中 ，不可能對每一個產(chǎn)品進(jìn)行反復(fù)找正，使每一個產(chǎn)品的裝夾誤差最小。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 5 軋件尺寸的計算 軋件 徑向尺寸的計算比較簡單，將零件各處直徑加上加工余量即可得到軋件的直徑。零件直徑大小介于兩個相鄰軸段直徑之間的軸段長度不變。如果體素選擇得過于復(fù)雜，不僅增加了基本體素的量，給原始的數(shù)據(jù)輸入和后續(xù)的計算機(jī)處理帶來困難，而且會將基本體素的數(shù)據(jù)描述復(fù)雜化，導(dǎo)致再用簡單的體素來描述復(fù)雜的體素。因此，原則上來講只是應(yīng)用了基本體素構(gòu)造三維實體的概念。 毛坯與坯料尺寸的確定 毛坯尺寸 根據(jù)第二章 軋件設(shè)計和 任務(wù)書上的 Y1 電機(jī)軸零件圖， 毛坯徑向尺寸均在零件徑向尺寸基礎(chǔ)上增加 3 ㎜ 。 其中 d0=40 ㎜， l0=215 ㎜， d1=33 ㎜， l1=27 ㎜， d2=31 ㎜， l2=64 ㎜ 圖 31 Y1 電機(jī)軸 毛坯 圖 直徑與長度的確定 ⑴ 坯料直徑 φ 0 該軸坯料直徑 φ 0等于毛坯最大直徑 d0，即 φ 0=d0=40 ㎜ ⑵ 坯料 長度 L0 坯料直徑 L0的計算公式如下 L0=V/F0+2Δ l =V0+2V1+2V2 =(d0178。+2Δ l 式中 V— 毛坯總體積， ㎜ 179。 215＋ 2 33178。 計算結(jié)果如 表 31： 31 空心電機(jī)軸毛坯各部分熱 態(tài)尺寸 表 直徑 冷態(tài)尺寸 熱態(tài)尺寸 長度 冷態(tài)尺寸 熱態(tài)尺寸 d0 40 l0 215 218 d1 33 l1 27 d2 31 l2 64 65 模具精整區(qū)型腔尺寸 下圖為軋制該軸熱態(tài)毛坯圖 dQ0=40 ㎜ ， lQ0=218 ㎜ ， dQ1=33 ㎜ ， lQ1= ㎜ ， dQ2=31 ㎜ ， lQ2=65 ㎜ 圖 32 Y1 電機(jī)軸 熱態(tài)毛坯 圖 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 8 模具精整區(qū)型腔尺寸由熱態(tài)毛坯尺寸卻定。方案如下： ⑴ 楔 Ⅰ 段 將坯料由 d0軋至 d1，長度至 l1′ 。 64) /33178。） 100％ =（ 133178。） 100％ =（ 131178。初選 α 、 β 值如下表所示： 單位 /（ 176。 楔入段長度及圓心角 LⅠ 11=hⅠ 1cotα Ⅰ 1cotβ Ⅰ 1=[(d0d1) KD /2+δ ] cotα Ⅰ 1cotβ Ⅰ 1= [(4033) +1] = ㎜ 式中 δ 為基圓間隙，取 δ 為 1 ㎜ 所對應(yīng)的圓心角 Φ Ⅰ 11=360 LⅠ 11/2π RⅠ =360176。 展寬帶長度及圓心角 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 10 LⅠ 13=lQ1 cotβ Ⅰ 1 = 176。 =176。 ) ㎜ (176。 ) ㎜ 楔 Ⅰ 段 1 31 2 31 0 0 3 31 4 0 0 0 楔 Ⅱ 段 1 31 2 31 0 0 3 31 4 0 0 0