·392· 工程科学学报，第41卷，第3期 由上表可看出，有限元仿真结果与实验结果较 wedge rolling of hollowed shaft.J Mater Process Technol,2005, 为接近.其中有限元仿真的轧件轴身最大尺寸值较 164-165:1154 为精确，最大相对误差为1.39%，平均的相对误差 6 Ding W,Yang C P,Zhang KS,et al.Thermomechanical coupled numerical simulation on cross wedge rolling of hollow shaft parts 为0.56%：而对不圆度的计算存在一定误差，其最 with equal inner diameter.J Univ Sci Technol Beijing,2010,32 大相对误差为50%，平均相对误差为17.7%，原因 (4):525 是不圆度的绝对值较小，造成相对误差较大.对比 (丁髒，杨翠苹，张康生，等.楔横轧等内径空心轴的热力耦 结果说明上述建立的厚壁空心轴楔横轧有限元仿真 合数值模拟.北京科技大学学报，2010,32(4)：525) 7] 模型预测精度较高，具有参考性 Yang C P,Zhang K S,Hu Z H.Numerical simulation study on the cause of ellipse generation in two-roll cross wedge rolling the 5结论 hollow parts with uniform inner diameter.J Unie Sci Technol Bei- jing,2012,34(12):1426 (1)通过热压缩实验研究了25CrMo4在楔横 (杨翠苹，张康生，胡正囊.两辊楔横轧等内径空心轴产生椭 工艺条件下的高温变形行为，并获得其真应力一 圆原因的数值模拟研究.北京科技大学学报，2012,34(12)： 1426) 应变曲线，可为该材料塑性成形过程数值仿真提供 [8]Xu G,Wang L N,Li S Q,et al.Hot deformation behavior of 材料模型的实验依据. EA4T steel.Acta Metall Sin (Engl Lett),2012,25(5):374 (2)建立了25CrMo4厚壁空心轴楔横轧成形 ]Zheng S H,Shu X D,Sun B S,et al.Wall thickness uniformity 过程有限元仿真模型，分析了厚壁空心轴的成形机 of railway hollow shafts by cross-wedge rolling.Chin J Eng, 理，研究了关键工艺参数对轧件不圆度的影响规律： 2015,37(5):648 不圆度随断面收缩率的增大而减小；成形角增大不 (郑书华，束学道，孙宝寿，等。楔横轧多楔轧制高铁空心车 轴壁厚均匀性.工程科学学报，2015,37(5)：648) 圆度呈减小趋势，轧制温度越高减小趋势越明显：展 [10]Ji H C,Liu J P,Wang B Y,et al.Cross-wedge rolling of a 宽角增大不圆度呈增大趋势，提高轧制温度可以抑 4C9Si2 hollow valve:explorative experiment and finite element 制这种趋势 simulation.Int J Ade Manuf Technol,2015,77(1-4):15 (3)通过楔横轧实验，轧制获得部分工艺参数 [11]Ji H C,Liu J P,Wang B Y,et al.A new method for manufac- 下25CMo4厚壁空心轴轧件.对比了实验结果与有 turing hollow valves via cross wedge rolling and forging:numeri- cal analysis and experiment validation.Mater Process Technol, 限元仿真结果，说明所建立的有限元仿真模型预测 2017,240:1 精度较高 [12]Yang C P,Hu Z H.Research on the ovality of hollow shafts in cross wedge rolling with mandrel.Int J Adv Manuf Technol, 参考文献 2016,83(1-4):67 [Hu Z H,Yang C P,Wang B Y.Development of part rolling tech- [13]Yang C P,Ma J W,Hu Z H.Analysis and design of cross wedge nology in China.J Mech Eng,2012,48(18)7 rolling hollow axle sleeve with mandrel.J Mater Process Technol, (胡正寰，杨翠苹，王宝雨.我国轴类零件轧制技术进展.机 2017,239:346 械工程学报，2012,48(18)：7) [14]Yang C P,Hu Z H.Influence of the flattening deformation on the Zhang K S,Liu J P,Wang B Y,et al.Analysis on stable rolling forming of hollow parts in cross-wedge rolling.Trans Beijing Inst condition of hollow workpiece rolled by cross wedge rolling.J Unin Technol,2014,34(9):881 Sci Technol Beijing,2001,23 (2)155 (杨翠苹，胡正寰.楔横轧空心件压扁变形对成形的影响. (张康生，刘晋平，王宝雨，等.楔横轧空心件稳定轧制条件 北京理工大学学报，2014,34(9)：881) 分析.北京科技大学学报，2001,23(2)：155) 05] Jiang Y,Wang B Y,Hu Z H,et al.The effect of process param- B]Urankar S,Lovell M,Morrow C,et al.Establishment of failure eter on non-ircularity of thick-walled hollow adle during cross conditions for the cross-wedge rolling of hollow shafts.J Mater wedge rolling.J Plast Eng,2012,19(1):21 Process Technol,2006,177(1 -3):545 (江洋，王宝雨，胡正寶，等.工艺参数对楔横轧厚壁空心轴 [4]Huang H B,Zhang T,Shu X D.Theoretical modeling for deflec- 不圆度的影响.塑性工程学报，2012,19(1)：21) tion angle of multi-wedges-synchrostep cross-wedge-rolling for hol- 6] Jiang Y,Wang B Y.Effect of mandrel on forming quality and low axle.J Syst Simul,2014,26(4)774 rolling force of cross wedge rolling for thick-wall hollow axle. (黄海波，张挺，束学道。楔横轧多楔轧制大型空心车轴的偏 Plast Eng,2012,19(6):19 转角算法.系统仿真学报，2014,26(4)：774) (江洋，王宝雨.芯棒对楔横轧厚壁空心轴成形质量及轧制 5]Bartnicki J,Pater Z.Numerical simulation of three-rolls cross- 力的影响.塑性工程学报，2012,19(6)：19)工程科学学报，第 41 卷，第 3 期 由上表可看出，有限元仿真结果与实验结果较 为接近． 其中有限元仿真的轧件轴身最大尺寸值较 为精确，最大相对误差为 1. 39% ，平均的相对误差 为 0. 56% ; 而对不圆度的计算存在一定误差，其最 大相对误差为 50% ，平均相对误差为 17. 7% ，原因 是不圆度的绝对值较小，造成相对误差较大． 对比 结果说明上述建立的厚壁空心轴楔横轧有限元仿真 模型预测精度较高，具有参考性． 5 结论 ( 1) 通过热压缩实验研究了 25CrMo4 在楔横 轧工艺条件下的高温变形行为，并获得其真应力-- 应变曲线，可为该材料塑性成形过程数值仿真提供 材料模型的实验依据． ( 2) 建立了 25CrMo4 厚壁空心轴楔横轧成形 过程有限元仿真模型，分析了厚壁空心轴的成形机 理，研究了关键工艺参数对轧件不圆度的影响规律: 不圆度随断面收缩率的增大而减小; 成形角增大不 圆度呈减小趋势，轧制温度越高减小趋势越明显; 展 宽角增大不圆度呈增大趋势，提高轧制温度可以抑 制这种趋势． ( 3) 通过楔横轧实验，轧制获得部分工艺参数 下 25CrMo4 厚壁空心轴轧件． 对比了实验结果与有 限元仿真结果，说明所建立的有限元仿真模型预测 精度较高． 参 考 文 献 ［1］ Hu Z H，Yang C P，Wang B Y． Development of part rolling tech￾nology in China． J Mech Eng，2012，48( 18) : 7 ( 胡正寰，杨翠苹，王宝雨． 我国轴类零件轧制技术进展． 机 械工程学报，2012，48( 18) : 7) ［2］ Zhang K S，Liu J P，Wang B Y，et al． Analysis on stable rolling condition of hollow workpiece rolled by cross wedge rolling． J Univ Sci Technol Beijing，2001，23( 2) : 155 ( 张康生，刘晋平，王宝雨，等． 楔横轧空心件稳定轧制条件 分析． 北京科技大学学报，2001，23( 2) : 155) ［3］ Urankar S，Lovell M，Morrow C，et al． Establishment of failure conditions for the cross-wedge rolling of hollow shafts． J Mater Process Technol，2006，177( 1 － 3) : 545 ［4］ Huang H B，Zhang T，Shu X D． Theoretical modeling for deflec￾tion angle of multi-wedges-synchrostep cross-wedge-rolling for hol￾low axle． J Syst Simul，2014，26( 4) : 774 ( 黄海波，张挺，束学道． 楔横轧多楔轧制大型空心车轴的偏 转角算法． 系统仿真学报，2014，26( 4) : 774) ［5］ Bartnicki J，Pater Z． Numerical simulation of three-rolls cross￾wedge rolling of hollowed shaft． J Mater Process Technol，2005， 164 － 165: 1154 ［6］ Ding W，Yang C P，Zhang K S，et al． Thermomechanical coupled numerical simulation on cross wedge rolling of hollow shaft parts with equal inner diameter． J Univ Sci Technol Beijing，2010，32 ( 4) : 525 ( 丁韡，杨翠苹，张康生，等． 楔横轧等内径空心轴的热力耦 合数值模拟． 北京科技大学学报，2010，32( 4) : 525) ［7］ Yang C P，Zhang K S，Hu Z H． Numerical simulation study on the cause of ellipse generation in two-roll cross wedge rolling the hollow parts with uniform inner diameter． J Univ Sci Technol Bei￾jing，2012，34( 12) : 1426 ( 杨翠苹，张康生，胡正寰． 两辊楔横轧等内径空心轴产生椭 圆原因的数值模拟研究． 北京科技大学学报，2012，34( 12) : 1426) ［8］ Xu G，Wang L N，Li S Q，et al． Hot deformation behavior of EA4T steel． Acta Metall Sin ( Engl Lett) ，2012，25( 5) : 374 ［9］ Zheng S H，Shu X D，Sun B S，et al． Wall thickness uniformity of railway hollow shafts by cross-wedge rolling． Chin J Eng， 2015，37( 5) : 648 ( 郑书华，束学道，孙宝寿，等． 楔横轧多楔轧制高铁空心车 轴壁厚均匀性． 工程科学学报，2015，37( 5) : 648) ［10］ Ji H C，Liu J P，Wang B Y，et al． Cross-wedge rolling of a 4Cr9Si2 hollow valve: explorative experiment and finite element simulation． Int J Adv Manuf Technol，2015，77( 1-4) : 15 ［11］ Ji H C，Liu J P，Wang B Y，et al． A new method for manufac￾turing hollow valves via cross wedge rolling and forging: numeri￾cal analysis and experiment validation． J Mater Process Technol， 2017，240: 1 ［12］ Yang C P，Hu Z H． Ｒesearch on the ovality of hollow shafts in cross wedge rolling with mandrel． Int J Adv Manuf Technol， 2016，83( 1 － 4) : 67 ［13］ Yang C P，Ma J W，Hu Z H． Analysis and design of cross wedge rolling hollow axle sleeve with mandrel． J Mater Process Technol， 2017，239: 346 ［14］ Yang C P，Hu Z H． Influence of the flattening deformation on the forming of hollow parts in cross-wedge rolling． Trans Beijing Inst Technol，2014，34( 9) : 881 ( 杨翠苹，胡正寰． 楔横轧空心件压扁变形对成形的影响． 北京理工大学学报，2014，34( 9) : 881) ［15］ Jiang Y，Wang B Y，Hu Z H，et al． The effect of process param￾eter on non-circularity of thick-walled hollow axle during cross wedge rolling． J Plast Eng，2012，19( 1) : 21 ( 江洋，王宝雨，胡正寰，等． 工艺参数对楔横轧厚壁空心轴 不圆度的影响． 塑性工程学报，2012，19( 1) : 21) ［16］ Jiang Y，Wang B Y． Effect of mandrel on forming quality and rolling force of cross wedge rolling for thick-wall hollow axle． J Plast Eng，2012，19( 6) : 19 ( 江洋，王宝雨． 芯棒对楔横轧厚壁空心轴成形质量及轧制 力的影响． 塑性工程学报，2012，19( 6) : 19) · 293 ·