Vol.29 SuppL 2 王宝雨等：偏心轴类零件楔横轧轧制力分析 149 其视为刚体.轧件则采用与应变速率相关的分段线 力P成正比，即 性塑性模型.其非线性特性采用Cow per-Symbols T=UP (2) 模型考虑应变率的影响，其本构方程如下： 式中，μ轧辊与轧件间的摩擦因数. a=[+周 2.1轧制力 (1) 图5所示为偏心轴类零件楔横轧成形中上下轧 式中，G(是没有考虑应变率时的屈服应力，这 辊对轧件轧制区的轧制力F.从图中可以看出：在 个屈服应力值用图2所示的真实应力应变曲线表 楔入段，上下轧辊对轧件的轧制力F急剧增大，且 示：e'为有效应变率；C和P为应变率参数其影响 在楔入结束附近达到最大值.这是由于随着轧制的 规律则用图3所示的应变率影响曲线表示？. 进行，轧辊与轧件的接触面积急剧增大且在楔入结 75 束附近达到最大值. 40r ·上模具 30 下模具 45 20 250 0.10.20.30.40.50.60.70.8 应变 20 图2真实应力应变曲线 t/s 图5偏心轴类零件楔横轧轧制力 22m 2.0 从图5中还可以看出：上下轧辊对轧件轧制区 的轧制力呈现波浪式周期变化规律轧件旋转一周， 1.4 12 轧制力周期变化一次，且同时刻上下轧辊对轧件轧 1.0 1020304050607080 制区的轧制力大小是不同的.这是由于上下轧辊的 应变率/s· 辊型是一对有相位差的周期曲面造成的.这种轧制 图3应变率影响因子曲线 力的周期不对称性是偏心轴类零件楔横轧区别于同 心轴类零件楔横轧（图6）的一个显著特征 轧件与上下轧辊及导板均采用自动的面面接触 3 形式.由于只取了模型的1/2进行运算，因此还必 25 须对轧辊与轧件施加对称面约束9。 15 一上模具 2轧制区轧制力分析 10 ·下模具 当垂直于轧制轴线且通过起楔点剖开时，其轧 0.5 1.01.5 2.02.5 tis 制区横截面受力分析如图4所示.轧辊对轧件作用 P1、P2及T1、T2.P为正压力，它的方向一边通过 图6同心轴类零件楔横轧轧制力 轧件中心，另一边通过接触弧的中间位置；T为轧 2.2横向合力和径向合力 辊给轧件的摩擦力，它与P力垂直，其大小与正压 由轧制力分析可知：对于偏心轴类零件楔横轧 成形，上下轧辊对轧件轧制区的轧制力是不相等的， 因而其横向分量与径向分量的合力也不为0，设为 FxF,则有： Frx=(PIx+TIx)-(P2x+T2x) (3) F=(P1y+T1y)-(P2+T2y) 图7和图8所示分别为偏心轴类零件楔横轧轧 制成形中上下轧辊对轧件轧制区的横向、径向力合 力图.从图中可以看出：偏心轴类零件楔横轧轧制 图4偏心轴类零件楔横轧制区横截面受力图 成形，上下轧辊对轧件轧制区的横向力、径向力均不其视为刚体.轧件则采用与应变速率相关的分段线 性塑性模型 .其非线性特性采用 Cow per-Symbols 模型考虑应变率的影响, 其本构方程如下: σy ( εP eff , ε ·P eff) =σy ( εP eff) 1 + ε ·P eff C 1 P ( 1) 式中, σy ( εP ef f) 是没有考虑应变率时的屈服应力, 这 个屈服应力值用图 2 所示的真实应力应变曲线表 示;ε′为有效应变率;C 和 P 为应变率参数, 其影响 规律则用图 3 所示的应变率影响曲线表示[ 5] . 图 2 真实应力-应变曲线 图 3 应变率影响因子曲线 轧件与上下轧辊及导板均采用自动的面面接触 形式 .由于只取了模型的 1/2 进行运算, 因此还必 须对轧辊与轧件施加对称面约束 [ 6] . 图 4 偏心轴类零件楔横轧制区横截面受力图 2 轧制区轧制力分析 当垂直于轧制轴线且通过起楔点剖开时, 其轧 制区横截面受力分析如图 4 所示 .轧辊对轧件作用 P 1 、P 2 及 T1 、T2 .P 为正压力, 它的方向一边通过 轧件中心, 另一边通过接触弧的中间位置;T 为轧 辊给轧件的摩擦力, 它与 P 力垂直, 其大小与正压 力 P 成正比, 即 T =μP ( 2) 式中, μ轧辊与轧件间的摩擦因数 . 2.1 轧制力 图 5 所示为偏心轴类零件楔横轧成形中上下轧 辊对轧件轧制区的轧制力 F .从图中可以看出:在 楔入段, 上下轧辊对轧件的轧制力 F 急剧增大, 且 在楔入结束附近达到最大值 .这是由于随着轧制的 进行, 轧辊与轧件的接触面积急剧增大, 且在楔入结 束附近达到最大值 . 图5 偏心轴类零件楔横轧轧制力 从图 5 中还可以看出 :上下轧辊对轧件轧制区 的轧制力呈现波浪式周期变化规律, 轧件旋转一周, 轧制力周期变化一次, 且同时刻上下轧辊对轧件轧 制区的轧制力大小是不同的 .这是由于上下轧辊的 辊型是一对有相位差的周期曲面造成的.这种轧制 力的周期不对称性是偏心轴类零件楔横轧区别于同 心轴类零件楔横轧(图 6)的一个显著特征. 图6 同心轴类零件楔横轧轧制力 2.2 横向合力和径向合力 由轧制力分析可知 :对于偏心轴类零件楔横轧 成形, 上下轧辊对轧件轧制区的轧制力是不相等的, 因而其横向分量与径向分量的合力也不为 0, 设为 Frx 、Fry , 则有: Fr x =( P 1x +T1 x ) -(P 2x +T2 x ) Fry =( P1y +T1y ) -( P2y +T2y ) ( 3) 图 7 和图 8 所示分别为偏心轴类零件楔横轧轧 制成形中上下轧辊对轧件轧制区的横向 、径向力合 力图 .从图中可以看出 :偏心轴类零件楔横轧轧制 成形, 上下轧辊对轧件轧制区的横向力、径向力均不 Vol.29 Suppl.2 王宝雨等:偏心轴类零件楔横轧轧制力分析 · 149 ·