[科普中國(guó)]-楔軋

楔軋是一種工業(yè)技術(shù)。全稱楔橫軋多楔成形工藝，是生產(chǎn)長(zhǎng)軸類零件的先進(jìn)方法，但生產(chǎn)過(guò)程中模具工藝參數(shù)對(duì)軋件接口質(zhì)量的影響比較復(fù)雜。

研究發(fā)展隨著交通運(yùn)輸業(yè)的飛速發(fā)展，汽車半軸等長(zhǎng)軸類零件的需求量與日俱增，專業(yè)化大批量生產(chǎn)這些長(zhǎng)軸類零件已成為滿足市場(chǎng)需求的主要手段。典型的長(zhǎng)軸類零件汽車半軸，其細(xì)桿部約占整個(gè)汽車半軸長(zhǎng)度的75%以上，所以半軸細(xì)桿部的成形工藝就成為衡量整個(gè)半軸生產(chǎn)工藝是否高效、節(jié)材的重要標(biāo)志。采用楔橫軋多楔工藝成形半軸細(xì)桿部，具有顯著節(jié)省輥面，減小設(shè)備重量等優(yōu)點(diǎn)。但多楔 成形汽車半軸細(xì)桿部，軋制各階段內(nèi)楔與外楔之間的制約關(guān)系比較復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外關(guān)于楔橫軋多楔成形長(zhǎng)軸類零件的理論較少，實(shí)際生產(chǎn)中主要依靠經(jīng)驗(yàn)，因此楔橫軋多楔軋制技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中受到一定程度的限制。楔橫軋多楔成形長(zhǎng)軸類零件，關(guān)鍵問(wèn)題是要保證在內(nèi)外楔過(guò)渡段軋件折疊，保證軋件接口質(zhì)量良好，不影響軸類零件的力學(xué)性能。以汽車半軸為例，中華人民共和國(guó)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T294-1999規(guī)定汽車半軸表面不應(yīng)有折疊、凹陷、黑皮、砸痕和裂紋等表面缺陷。為了揭示工藝參數(shù)對(duì)軋件接口質(zhì)量的影響規(guī)律，利用VB對(duì)PRO/E進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，建立了楔橫軋多楔軋制半軸細(xì)桿部的三維有限元模型，通過(guò)對(duì)ANSYS的二次開(kāi)發(fā)，編制了楔橫軋多楔軋制半軸細(xì)桿部有限元模擬的參數(shù)化命令流程序并進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬和軋制試驗(yàn)，研究結(jié)果為楔橫軋多楔成形長(zhǎng)軸類零件選擇模具工藝參數(shù)時(shí)提供了理論依據(jù)和參考。

工藝參數(shù)對(duì)多楔軋件接口質(zhì)量的影響規(guī)律楔橫軋多楔成形工藝是生產(chǎn)長(zhǎng)軸類零件的先進(jìn)方法，但生產(chǎn)過(guò)程中模具工藝參數(shù)對(duì)軋件接口質(zhì)量的影響比較復(fù)雜。根據(jù)楔橫軋多楔模具的工藝特點(diǎn)，建立多楔軋制長(zhǎng)軸類零件的三維有限元模型?；贏NSYS/LS-DYNA有限元模擬軟件，在不同模具工藝參數(shù)下對(duì)多楔軋制過(guò)程進(jìn)行了有限元模擬，得到模具工藝參數(shù)對(duì)軋件接口質(zhì)量的影響規(guī)律。在與模擬工藝參數(shù)相同的條件下進(jìn)行軋制試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果一致。通過(guò)對(duì)理論模擬和軋制試驗(yàn)獲得結(jié)果的分析，得到工藝參數(shù)中過(guò)渡角對(duì)軋件的接口質(zhì)量影響最大、展寬角對(duì)軋件接口質(zhì)量影響最小的結(jié)論。綜合考慮各工藝參數(shù)的影響,給出保證軋件接口質(zhì)量良好的過(guò)渡角選擇范圍。研究結(jié)果為多楔成形長(zhǎng)軸類零件的模具設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和參考。1

多楔軋制的有限元模型楔橫軋多楔成形汽車半軸細(xì)桿部時(shí)，相當(dāng)于內(nèi)外楔同時(shí)對(duì)一個(gè)光軸（等直徑軸）進(jìn)行成形，外楔的起楔位置和形狀對(duì)過(guò)渡段軋件的接口質(zhì)量有重要影響。本文采用外楔楔入段將軋件軋成斜臺(tái)階作為對(duì)接形狀，外楔的起始位置從內(nèi)楔進(jìn)入展寬段開(kāi)始。由于工藝參數(shù)的選取不同，過(guò)渡段軋件的表面接口質(zhì)量是不一樣的。為了進(jìn)一步研究其影響規(guī)律，通過(guò)改變各工藝參數(shù)，利用商用大型有限元模擬軟件ANSYS/LS-DYNA模擬多楔軋制過(guò)程，分析了多楔成形長(zhǎng)軸類零件時(shí)工藝參數(shù)對(duì)軋件接口質(zhì)量的影響規(guī)律。本文數(shù)值模擬和軋制實(shí)驗(yàn)采用的材料均為45鋼，有限元模擬時(shí)假定材料為多段線性彈塑性材料模型，該模型是一個(gè)非常通用的塑性模型，特別適用于鋼。2

工藝參數(shù)對(duì)接口質(zhì)量的影響軋件接口質(zhì)量判別方法：當(dāng)過(guò)渡段軋件金屬只產(chǎn)生橫向和徑向變形，而在軸向只發(fā)生較小的軸向變形時(shí)，在過(guò)渡段軋件的表面就會(huì)形成非圓形狀，為了清楚直觀的反映不同工藝參數(shù)對(duì)過(guò)渡段軋件表面接口質(zhì)量的影響大小，對(duì)有限元模擬結(jié)果進(jìn)行處理時(shí)，通過(guò)分析過(guò)渡段非圓形狀最大尺寸和軋后理論直徑差值的一半大小，作為判斷過(guò)渡段軋件表面接口質(zhì)量好壞的依據(jù)。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李嘉騫 - 博士 - 同濟(jì)大學(xué)