两辊楔横轧等内径空心轴产生椭圆原因的数值模拟研究.pdf

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1、第34卷第12期北京科技大学学报V0I．34No．122012年12月JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijingDec．2012两辊楔横轧等内径空心轴产生椭圆原因的数值模拟研究杨翠苹园张康生胡正寰北京科技大学机械工程学院，北京100083园通信作者，E-mail：yangcp@me．ustb．edu．cn摘要针对两辊楔横轧等内径空心轴轧件易产生椭圆的问题，采用有限元数值模拟方法，研究了两辊楔横轧等内径空心轴的轧制成形过程及应力应变情况．结果表明成形过

2、程中轧件的径向压缩和轴向流动不匹配，造成金属切向流动显著、圆周长大，这是椭圆形成的主要原因．关键词楔横轧；空心轴；椭圆化；有限元法；计算机模拟分类号TG335．19Numericalsimulationstudyonthecauseofellipsegenerationintwo-rollcrosswedgerollingthehollowpartswithuniforminnerdiameterYANGCui-ping，ZHANGKang—sheng，HUZheng—huanSchoolofMecha

3、nicalEngineering，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，China~Correspondingauthor，E-mail：yangcp@me．ustb．edu．cnABSTRACTThisarticlefocusesontheellipseproblemintwo—rollCROSSwedgerollingthehollowshaftswithuniforminnerdiameter．Numericalsimulati

4、onbyafiniteelementmethodwasperformedtostudytheformingprocessandthestress-strainconditionsofthehol-lowparts．Itisfoundthatthemismatchingbetweenradialcompressionandaxialflowleadstoeasiertangentialmetalflowandgrowingupinthecircumferentialdirection，whichisthe

5、maincauseforformingtheellipse．Thestudyisusefultochooseproperprocessparam—etersintwo—rollcrosswedgerollingthehollowparts．KEYWORDScrosswedgerolling；hollowshafts；ellipse；finiteelementmethod；computersimulation楔横轧工艺以其高效、节材、产品综合力学性能轧制等内径空心零件的认识．但是，椭圆问题依然好等优势在成

6、形实心轴类零件上得到了广泛的应是将楔横轧工艺应用于等内径空心轴轧制生产的主用¨．随着交通运输的发展，轻量化技术是汽车零要障碍．有限元数值模拟为揭示轧件内部的应力应部件制造的重要发展方向，在保证足够强度的前提变状况提供了有效途径．本文采用有限元数值模拟下使零部件薄壁化、中空化是实现汽车轻量化的主和实验相结合的方法研究轧件形成椭圆的主要要途径之一．目前楔横轧轧制空心轴类件应用较原因．少，同时由于轧制过程中容易出现椭圆压扁的现1模拟参数的选择和有限元模型的建立象，也限制了楔横轧空心轴的应用，特别是轧制等内径的

7、空心零件(即采用带芯棒轧制的方法控制考虑到模拟参数与实际的轧制试验条件匹配，轧件内孔使其具有相等的内孔直径)更为困难．近选择+620mm的模具，轧件直径+45mm，内孔+25年来一些学者进行了部分实验研究和数值模拟，其mm，材料为45号钢，芯棒直径+24．5mm，轧制温度中包括轧件的材料流动、应力应变分布和工艺参数为1000℃．采用两种参数进行模拟，命名为模拟1对椭圆度影响的回归分析等，都加强了人们对和模拟2．模拟参数：成形角oL为40。；断面收缩率收稿日期：2011—12-20第l2期杨翠苹等：两辊楔

8、横轧等内径空心轴产生椭圆原因的数值模拟研究·1431·0．3．等效应变数值较大，最大值到0．9左右．工况SimulationofCrossWedgeRolling．Beijing：MetallurgicalIndustryPress，20042的各向应变基本由内向外呈同心圆状分布，应变(胡正寰，张康生，王宝雨，等．楔横轧零件成形技术与模拟仿变化均匀过渡．径向应变数值变化范围较小，从真．北京：冶金工业出版社，2004)一0．75～一0．40．