【正文】 在此，深深的表示感謝！ 2021 年 6月 9號(hào) 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 28 參考文獻(xiàn) [1] PATER Z. Numerical simulation of the cross wedge rolling process including upsetting [J]. Journal of Materials Processing Technology, 1998, 9293468473． [2] PATER Z. Theoretical and experimental analysis of cross wedge rollingprocess[J]. International Journal of Machine Tools amp。首先 ,我要 特別 感謝的是我的導(dǎo)師 楊永明 老師對(duì)我的指導(dǎo)和督促， 并 給我指出了正確的設(shè)計(jì)方向，使我加深了對(duì)知識(shí)的理解 ,同時(shí)也避免了在設(shè)計(jì)過(guò)程中少走彎路，老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計(jì)放在心理，保證按質(zhì)按量的完成 。 ) ㎜ 楔 Ⅰ 段 1 29 2 29 0 0 3 29 4 0 0 0 楔 Ⅱ 段 1 29 2 29 0 0 3 29 4 0 0 0 這組數(shù)據(jù) 更加適 用于實(shí)際生產(chǎn) ，是比較較理想的工藝參數(shù)，可以作為指導(dǎo)今后進(jìn)行合理、正確生產(chǎn)的理論依據(jù)。當(dāng)毛坯旋轉(zhuǎn)時(shí)，若軸向阻力過(guò)大；毛坯橫向擴(kuò)展積累，心部的拉應(yīng)力增加，當(dāng)達(dá)到材料強(qiáng)度極限時(shí)，心部就出現(xiàn)超過(guò)允許級(jí)別的疏松甚至空腔，這是不允許的?？梢钥闯觯S著軋件尺寸的增大，橫向應(yīng)力、軸向應(yīng)力、縱向應(yīng)力和有效應(yīng)力均增加。 隨著展寬角 β和成形角 α的 增大， 橫向應(yīng)力、軸向應(yīng)力、縱向應(yīng)力和有效應(yīng)力都增加。 ,β =176。 ,β =176。而 τxz在軋件每旋轉(zhuǎn)一圈中， 其值從 0 到 τxz再到 0 反復(fù)兩處， 這是造成楔橫軋軋件中心發(fā)生疏松乃至中心破壞的力學(xué)原因 。 圖 48c 為縱向應(yīng)力 σz的分布。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 24 圖 48a 為橫向應(yīng) 力 σx 的分布。 圖 47a 為橫向應(yīng)力 σx的分布，非常明顯地顯示了由于軋件橫向變形，在軋 件中心產(chǎn)生拉應(yīng)力，數(shù)值為 + 圖 47b 為軸向應(yīng)力 σy 的分布，在軋件中心及通過(guò)中心的水平方向，均出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力，數(shù)值為 +～ +95MPa,這是由于軋件與模具接觸局部發(fā)生強(qiáng)烈軸向流動(dòng)造成的。可以看出在軋件與模具接觸點(diǎn)應(yīng)力值最大，即應(yīng)力強(qiáng)度最大，達(dá)到 225MPa,以接觸點(diǎn)為心，逐漸減小到零。離接觸點(diǎn)越遠(yuǎn)，其壓力值越小，并下降到零?？梢钥闯鲕埣谂c模具接觸下局部產(chǎn)生較大的壓應(yīng)力，離接觸局部越遠(yuǎn)壓應(yīng)力越小，中間大部分位置只有很小的壓應(yīng)力，局部區(qū)域 也出現(xiàn)拉應(yīng)力。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 21 圖 45b 為軸向應(yīng)力 σy 的分布。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 20 起楔段軋件截面上的應(yīng)力場(chǎng)特征 橫截面上應(yīng)力分布 a b c d 圖 45 楔橫軋起楔段橫截面上應(yīng)力場(chǎng) 楔橫軋起楔段橫截面上應(yīng)力分布，如圖 45 所示。在左端已軋細(xì)部分與右端未軋部分的縱向應(yīng)變 εz與橫向應(yīng)變 εx的分布于大小基本相近。 在 局部處 下面由于橫向延伸出現(xiàn)局部拉應(yīng)變，其值為 。 從反映應(yīng)變強(qiáng)度的等效應(yīng)變 ε看，如圖 43d所示 ，在與模具接觸下的局部最大，達(dá)到 +， 在整個(gè)圓周的外層 ，越往中心越小，中心只有 +，說(shuō)明楔橫軋展寬段軋件的變形強(qiáng)度外層最大逐步向中心減小，這是楔橫軋軋件變形重要特征之一。 圖 43c 為橫截面上縱向應(yīng)變 εz的分布。 從圖 43 可以看出，在展寬段軋件橫截面上產(chǎn)生很不均勻的應(yīng)變場(chǎng) εx、 εy、 εz，但存北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 18 在即被趨勢(shì)與規(guī)則，即橫向應(yīng)變 εx與縱向 εz主要是壓縮應(yīng)變，軸向應(yīng)變 εy 主要是拉伸應(yīng)變，在疊加上模具作用產(chǎn)生的應(yīng)變。 反映應(yīng)變強(qiáng)度的等效應(yīng)變 ε，如圖 42d 所示，在與模具接觸點(diǎn)的等效應(yīng)變值最大，達(dá)到 +，并以接觸點(diǎn)為心，離它越遠(yuǎn)，等效應(yīng)變?cè)叫。?并逐步下降為零。其它 所有部位的縱向應(yīng)變 εy 的分布均為零 。它的變形使得靠近部位 P2點(diǎn)產(chǎn)生拉伸 變形，其壓 拉伸 變最大值達(dá)到 +。離 P1點(diǎn)越遠(yuǎn)，應(yīng)變 εx越小，并逐步下降為 。 縱截面上的應(yīng)變分布 a b 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 16 c d 圖 42 楔橫軋起楔段縱截面上的應(yīng)變場(chǎng) 楔橫軋起楔段縱截面上的應(yīng)變分布，如圖 42 所示。 如圖 41 所示 ，在橫截面上，只有 P P2兩處局部區(qū)域發(fā)生較大的應(yīng)變。在與模具接觸下，局部如圖 41c 中 P1處，由于模具得作用，在 Z 方向發(fā)生壓縮，出現(xiàn)壓縮應(yīng)變，其最大壓縮應(yīng)變?yōu)?。其他所有部位得橫向應(yīng)變 εx均為零。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 14 起楔段軋件截面上的應(yīng)變場(chǎng)特征 橫截面上的應(yīng)變分布 a b c d 圖 41 楔橫軋起楔段橫截面上的應(yīng)變場(chǎng) 楔橫軋起楔段橫截面上的應(yīng)變分布，如圖 41 所示。 ⑵ 速度、應(yīng)力、應(yīng)變、應(yīng)變數(shù)率、溫度場(chǎng)的等值線和等色面等的動(dòng)態(tài)顯示 。 ⑵ 模具幾何邊界的自動(dòng)檢測(cè)和修改 。 ⑹ 非等溫、多分析對(duì)象的熱一力禍合過(guò)程分析 。 ⑵ 模具的運(yùn)動(dòng)可由速度、力、滑塊動(dòng)能、機(jī)械能等多種形式控制 。 后處理中的鏡面反射功能，為用戶提供了高效處理具有對(duì)稱面或周期對(duì)稱面的機(jī)會(huì)，并且可以在后處理中顯示整個(gè)模型。 實(shí)體之間或?qū)嶓w內(nèi)部的熱交換分析既可以單獨(dú)求解，也可以耦合在成形模擬中進(jìn)行分析。 集成有成形設(shè)備模型，如：液壓壓力機(jī)、錘鍛機(jī)、螺旋壓力機(jī)、機(jī)械壓力機(jī)、軋機(jī)、擺輾機(jī)和用戶自定義類型（如脹壓成形）。DEFORM3D 功能與 2D 類似，但它處理的對(duì)象為復(fù)雜的三維零件、模 具等。同時(shí)該軟件提供了豐富的材料庫(kù)，幾乎包含了所有北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 12 常用材料的彈性變形數(shù)據(jù)、塑性變形數(shù)據(jù)、熱能數(shù)據(jù)、熱交換數(shù)據(jù)、晶粒長(zhǎng)大數(shù)據(jù)、材料硬化數(shù)據(jù)和破壞數(shù)據(jù)。 DEFORM2D 的單元類型是四邊形， 3D 的單元類型是經(jīng)過(guò)特殊處理的四面體，四面體單元比六面體單元容易實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格重劃分。相當(dāng)復(fù)雜的工業(yè)零件，如連桿 ,曲軸 , 扳手 ,具有復(fù)雜筋 翼的結(jié)構(gòu)零件 ,泵殼和閥體， DEFORM3D 都能夠令人滿意地例行完成。為用戶準(zhǔn)備輸入數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果數(shù)據(jù)提供了有效工具。 DEFORM3D 強(qiáng)大的模擬引擎能夠分析金屬成形過(guò)程中多個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象耦合作用的大變形和熱特性。 ) ㎜ (176。 ) (176。 長(zhǎng)度及圓心角 LⅠ 14= dK= = ㎜ Φ Ⅰ 43=360 LⅠ 12/2π RⅠ =360176。 （ 2π ） =176。 ，β Ⅰ 1=176。由于設(shè)計(jì)題目為三輥軋制空心電機(jī)軸模擬仿真及工藝性能分析，故需要選五組 α 、 β 值。/d0178。/d0178。=27+(31178。 由于孔型軸向完全對(duì)稱，故只計(jì)算一側(cè)。＋ 2 4 = ㎜ 模具型腔 設(shè)計(jì) 熱態(tài)毛坯尺寸 熱態(tài)毛坯尺寸等于冷態(tài)毛坯尺寸乘以熱膨脹系數(shù)，即 dθ n=dnKD lθ n=lnKL 式中 dθ n — 熱態(tài)毛坯 n 部位尺寸的直徑， ㎜ ； dn — 冷態(tài)毛坯 n部位尺寸的直徑， ㎜ ； KD— 徑向熱膨脹系數(shù)， KD=~； lθ n— 熱態(tài)毛坯 n 部位長(zhǎng)度 ， ㎜ ； ln— 冷態(tài)毛坯 n 部位長(zhǎng)度 ， ㎜ ； KL— 軸向熱膨脹系數(shù)， KL=~。； 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 7 d0、 d d2— 如圖所示部位直徑， ㎜ ； l0、 l l2 — 如圖所示部位長(zhǎng)度， ㎜ ； 將數(shù)值帶入式中得 L0=(40178。l2)/ φ 0178。 Y1 電機(jī)軸毛坯尺寸圖 31。由于該軸的斷面收縮率均位 小于 75%，利于模具設(shè)計(jì)，保證模具精度。圓弧回轉(zhuǎn)體作為構(gòu)造楔橫軋軋件的 基本體素，需要指出的是，由于楔橫軋軋件的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，在用基本體素構(gòu)造，無(wú)需像一般三維造型設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)雜的相交、相切、相貫以及隱線面的計(jì)算機(jī)處理。基本體素的選擇是很重要的。 零件直徑比相鄰軸段大的軸段長(zhǎng)度就要加上加工余量的尺寸，反之就要減去加工余量的尺寸。 ．軸向加工余量的確定 軋件軸向加工余量的確定主要考慮軋件的表面缺陷 、 軸向尺寸精度以及批量生產(chǎn)過(guò)程軋件軸向尺寸穩(wěn)定情況等 ， 一般為 2~5 ㎜ 。 ㎜ 。另外在裝卸過(guò)程也容易造成軋件的碰傷和劃傷。軋件的彎曲度過(guò)大就應(yīng)進(jìn)行校直，校直后的軋件也會(huì)存在一定的彎曲。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 4 第 2 章 軋件設(shè)計(jì) 給定一個(gè)產(chǎn)品，在進(jìn)行楔橫軋模具設(shè)計(jì)之前，首先要根據(jù)楔橫軋工藝的特點(diǎn)及產(chǎn)品要求，確定合理的加工余量，設(shè)計(jì)楔橫軋軋件。隨后大力進(jìn)行研究、開(kāi)發(fā)與推廣工作，先后幫助工廠建成楔橫軋生長(zhǎng)線 80 多條，其中 2 條出口美國(guó)。由于單輥形式楔橫軋?jiān)谀＞咧圃臁⒐に囌{(diào)整等方面都十分困難，故一直不能得到推廣。 20 世紀(jì) 60 年代初，重慶大學(xué)最早進(jìn)行楔橫軋汽車球銷 的實(shí)驗(yàn)研究工作，并取得初步成功，但由于某些原因未能用于工業(yè)生產(chǎn)。同年，一個(gè)試驗(yàn)機(jī)在日本的物理和化學(xué)研究所完成了。但是，由于其復(fù)雜模具，它僅能實(shí)北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 3 現(xiàn)較小的應(yīng)用價(jià)值。在這之后，德累斯頓技術(shù)大學(xué) 的 Dietrich 和 Muller 在 1976 年研制了單輥軋機(jī)，而且對(duì)工件變形進(jìn)行了調(diào)查。直徑在 到 130 毫米，長(zhǎng)度由 5 至 630 毫米的零件在當(dāng)時(shí)已能廣泛生產(chǎn)。 此后，楔橫軋技術(shù)在歐洲、亞洲和美洲得到了推廣。直到 20 世紀(jì) 50 年代， Holub 在捷克斯洛伐克（原）制造出第一臺(tái)軋機(jī)，楔橫軋才逐步開(kāi)始他的商業(yè)應(yīng)用。 楔橫軋 的發(fā)展及應(yīng)用