D01:10.13374/i.1s8n1001053x.2001.05.023 第26卷第5期 北京科技大学学报 VoL.26 No.5 2004年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2004 多楔楔横轧端面移动量实时测试系统研制 邢希东12)束学道”胡正寰》 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)山东理工大学机械工程学院，淄博255049 摘要研制了多楔楔横轧端面移动量实时测试系统.准确测出单楔与多楔轧制过程中轧 件端面移动量变化全貌，分析得到端面移动量变化规律，并与有限元模拟结果比较，其误差 在17%以下，证明上述端面移动量测试系统准确可行. 关键词多楔：楔横轧：实时检测：检测系统 分类号TG335.19 楔横轧是对轧件进行径向压下、轴向延伸并 模拟，模拟结果与实验测试结果基本一致，证明 横向扩展的塑性成形新工艺.作为一种先进的轴 本文所研制的测试系统切实可靠， 类零件成形方法，它具有高节材率、高效率、高模 具寿命、低产品成本、清洁生产等优点而得到广 1测试方案的确定 泛应用，多楔楔横轧是楔横轧生产的一种，它具 测试主要目的是获得不同工艺参数下多楔 有显著节省辊面、减小轧辊直径和设备本体尺 轧制过程中端面移动量变化规律.实验用管式电 寸、降低造价、易于实现专业化大批量生产等优 炉对轧件进行加热，轧件出炉温度在1150℃左 点.对于超大型轴类零件如火车RD2车轴，目前 右.实验方案分5组进行，其轧制工艺参数如表1 无法利用现有设备进行大批量专业化生产，只能 所示，根据理论与实践，成形角a,展宽角B,断面收 采用多楔楔横轧方法，这是多楔楔横轧所独有的 缩率w依次在20°≤a≤34°，5°≤≤9°，10%≤y 优点，然而多楔轧制所用模具比单楔模具更复 ≤70%范围内选择.为了便于有限元模拟结果与 杂，工艺调整难度更大列，其轧制各阶段主楔与 实际测试结果对比，仅取表1所示的工艺参数. 侧楔之间的制约关系和成形机理比单楔更复杂， 这使得在进行多楔模具的优化设计与计算机仿 表1实验轧制工艺参数 真工作中所需做的工作更多， Table 1 Experimental process parameters for multi-wed- 当楔形模具从轧件中部楔入时，轧件上未参 ge cross wedge rolling 加变形的端部向外移动，其移动的距离就是轧件 组数 华/% B1() a/() 8/() 1 10 端面移动量.由于轧件是在旋转中产生变形并 6 34 0.6022 2 子 6 32 1.5052 最后形成的，这使得轧件端面移动量表现出相当 3 40 6 30 2.4075 复杂的变化规律，尤其在多楔轧制过程中，为了 4 50 8 28 4.0196 顺利解决多楔轧制的上述难点，必须精确确定楔 5 60 6 28 4.8200 与楔之间的相对位置，即必须准确弄清轴类零件 多楔轧制过程中端面移动量变化规律.本文以双 2测试系统组成 楔楔横轧为例，研制了多楔楔横轧端面移动量测 试系统，实时准确测出单楔与多楔轧制过程中轧 本测试实验在北京科技大学模具中心H630 轧机上进行. 件端面移动量变化全貌.采用有限元分析软件 Ansys/Ls-Dyna3D对多楔楔横轧过程进行有限元 测试系统由位移传感器、数据采集卡 AD7202与电脑组成.位移传感器系统如图1所 收稿日期200402-22邢希东男，36岁，博士研究生 示（包括夹具、磁力座与位移传感器），实验中采 *国家自然科学基金资助项目(No.50205004:50035010) 用启动轧制方式轧制零件.第 ‘ 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 从】 。 多楔楔横轧端面移动量实时测试系统研制 邢 希 东 ’， 束 学道 ‘， 胡正 寰 ” 北 京 科技 大学机械工 程 学 院 ， 北 京 山 东理 工 大 学机械 工 程 学 院 ， 淄博 摘 要 研制 了多楔 楔横轧端面 移动 量 实时测 试 系统 准确 测 出单楔 与 多楔 轧制过 程 中轧 件端 面 移 动 量 变化全貌 ， 分 析得 到 端面 移 动 量 变化 规 律 ， 并与 有 限元 模拟 结果 比较 ， 其 误 差 在 以下 ， 证 明上 述端 面 移 动 量 测试 系统准确 可 行 关键词 多楔 楔横 轧 实 时检 测 检测 系 统 分 类号 楔横 轧 是对 轧件 进 行 径 向压 下 、 轴 向延 伸 并 横 向扩 展 的塑 性成 形 新 工 艺 作 为一种先进 的轴 类 零件 成形 方法 ， 它 具有 高节材 率 、 高效率 、 高模 具寿命 、 低 产 品成 本 、 清 洁 生产 等优 点“ ，而 得 到广 泛 应 用 多楔楔 横 轧 是楔 横 轧 生产 的一 种 ， 它 具 有 显 著 节 省 辊 面 、 减 小 轧 辊 直 径 和 设 备 本 体 尺 寸 、 降低 造 价 、 易于 实现 专 业 化 大批 量 生 产 等 优 点 对 于 超 大 型轴 类 零件 如火 车 车 轴 ， 目前 无法利 用 现 有 设备 进 行 大批 量 专 业 化 生 产 ， 只 能 采 用 多楔楔横 轧方 法 ， 这 是 多楔楔横 轧所 独 有 的 优 点 然 而 多楔 轧 制 所 用 模 具 比单 楔 模 具 更 复 杂 ， 工 艺 调 整难 度 更 大 口 ， ” ， 其 轧制 各 阶段 主 楔 与 侧 楔之 间 的制 约 关系 和 成 形机 理 比单 楔 更 复杂 ， 这 使 得 在 进 行 多楔 模 具 的优 化 设 计 与 计 算 机 仿 真 工 作 中所 需做 的工 作更 多 当楔 形模具 从 轧件 中部楔 入 时 ， 轧件 上 未参 加变形 的端 部 向外移动 ， 其 移 动 的距 离就 是 轧件 端 面移 动 量 ‘，， 由于 轧 件 是 在 旋 转 中产 生变 形 并 最后形 成 的 ， 这 使得轧件 端面移 动 量表 现 出相 当 复杂 的变 化规 律 ， 尤其 在 多楔 轧制 过 程 中 为 了 顺 利解 决 多楔 轧制 的上述难 点 ， 必 须精 确 确 定楔 与楔 之 间 的相对位 置 ， 即 必 须准 确 弄清 轴类 零件 多楔轧制过程 中端面 移动 量 变化 规律 本文 以双 楔楔横轧 为例 ， 研 制 了多楔楔横 轧端 面 移 动 量 测 试 系 统 ， 实 时准 确 测 出单楔 与 多楔 轧制 过程 中轧 件 端 面 移 动 量 变 化 全 貌 采 用 有 限元 分 析 软件 几 一伪 对 多楔 楔 横 轧过 程 进 行 有 限元 模拟 ， 模 拟 结 果 与 实验 测 试 结 果基 本 一致 ， 证 明 本 文所 研 制 的测 试 系统 切 实可 靠 测 试 方 案 的确定 测 试 主 要 目的 是 获 得 不 同 工 艺 参 数 下 多楔 轧制 过 程 中端 面移动 量 变 化 规律 实验 用 管式 电 炉 对 轧 件 进 行 加 热 ， 轧件 出炉 温 度 在 ℃ 左 右 实验 方 案分 组进 行 ， 其 轧 制 工 艺参数 如表 所 示 根 据 理论 与实 践 ， 成 形 角， 展 宽角刀 ， 断面 收 缩 率 尹 依 次在 蕊 蕊 ， 蕊刀蕊 ， 簇 笋 蕊 范 围 内选 择 为 了便 于 有 限元 模 拟 结 果 与 实 际测试 结 果 对 比 ， 仅 取 表 所 示 的工 艺 参数 表 实验 轧 制工 艺 参数 罗 组 数 尹 刀 收稿 日期 一 邢 希 东 男 ， 岁 ， 博士 研 究生 国家 自然科学 基金 资助 项 目 测 试 系统 组 成 本 测 试 实 验 在 北 京 科 技 大 学模 具 中心 轧机 上 进 行 测 试 系 统 由 位 移 传 感 器 、 数 据 采 集 卡 与 电脑 组 成 位 移传 感 器 系统 如 图 所 示 包 括 夹 具 、 磁 力座 与位 移 传 感 器 实验 中采 用 启 动 轧制 方 式 轧制 零 件 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2004．05．023