D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.047 第26卷第6期 北京科技大学学报 Vol.26 No.6 2004年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2004 楔横轧内直角台阶成形过程几何形态分析 杜惠萍张康生石洪磊胡正襄 北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要结合楔横轧成形工艺中需要解决的突出问题，通过分析内直角台阶成形过程中几 何形状的研究现状，考虑楔横轧内直角台阶成形过程中各主要几何影响因素，建立了符合实 际的内直角台阶成形全过程的轧件表面几何模型及其数学表达式，推导出整个轧制过程中 轧件的旋转半径公式， 关键词楔横轧：内直角台阶：成形：几何形态 分类号TG335.19 在楔横轧成形工艺中，轧辊模具上的楔形凸 起主要由三部分组成：楔入段、展宽段、精整段. 但是在大多数情况下，为了避免推空现象，展宽 段和精整段之间存在一段过渡段一轧齐段，即 内直角台阶成形阶段，为了解内直角台阶成形规 律，人们研究分析了内直角台阶在成形过程中的 几何形态，由于内直角台阶成形过程比较复杂， 图1不考虑轧件螺旋体部分的几何模型 这些分析结果都是通过较多简化而得来的. Fig.1 Geometry model of the part without leptospira 本文考患了楔横轧内直角台阶成形过程中 各种几何影响因素，建立了符合实际的内直角台 阶成形阶段的几何模型，推导出各个曲面的数学 表达式.在研究内直角台阶成形过程中，几何模 型建立的正确性是轧齐曲线的精确与否的关键， 而且正确的几何模型的建立可以为全面掌握楔 横轧内直角台阶成形规律奠定坚实的基础， 图2考虑轧件螺旋体部分的几何模型 Fig.2 Geometry model of the part with leptospira 1内直角台阶成形几何形状分析 随着计算方法的发展和广泛应用，研究人员 在对内直角台阶成形几何形状的研究过程 开始考虑轧辊和轧件的接触面，为了减少计算 中，最早是将轧件成形面用圆锥面代替（如图1所 量，认为轧辊顶面为平面，如图3所示， 示)，忽略了轧件上的螺旋体部分，这导致了轧件 成形面形成的体积比实际的要小， 随着进一步的研究分析，人们开始考虑螺旋 体部分.考虑螺旋体部分的几何模型如图2.但是 这个模型没有考虑轧辊和轧件的接触面，所以利 用这一模型计算出来的轧件成形面形成的体积 又比实际的要大， 图3考虑轧辊与轧件接触面的几何模型 收稿日期20040401杜惠萍女，26岁，博士研究生 Fig.3 Geometry model of the part considering the inter- *国家自然科学基金资助项日No.50035010) face between the part and the tool第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 招 七 血 】 祖 匕 一 即 楔横轧 内直 角台阶成形过程几何形态分析 杜 惠萍 张康 生 石 洪 磊 胡 正 寰 北 京 科技 大学机械工 程 学 院 ， 北 京 摘 要 结合 楔横 轧成 形 工 艺 中需 要 解 决 的突 出 问题 ， 通 过 分 析 内直 角 台阶 成形过程 中几 何 形 状 的研 究现状 ， 考 虑楔横轧 内直 角 台阶成 形 过程 中各 主 要 几 何 影 响 因 素 ， 建立 了符合 实 际 的 内直 角 台阶成 形 全 过程 的轧件表面几 何模型及 其数学表达式 ， 推 导 出整个轧制 过 程 中 轧件 的旋 转 半径 公 式 关键 词 楔 横 轧 内直 角 台阶 成 形 几 何形 态 分 类 号 在 楔横 轧成 形 工 艺 中 ， 轧 辊 模 具 上 的楔形 凸 起 主 要 由三 部 分 组 成 楔 入 段 、 展 宽段 、 精整 段 但 是 在 大 多数 情 况 下 ， 为 了避 免推 空 现 象 ， 展 宽 段 和 精 整 段 之 间存在 一 段 过渡 段— 轧 齐段 ， 即 内直 角 台阶成 形 阶段 为 了解 内直 角 台阶成 形 规 律 ， 人 们研 究分 析 了 内直 角 台阶 在 成 形 过 程 中的 几 何 形 态 由于 内直 角 台 阶 成 形 过 程 比较 复杂 ， 这 些 分 析 结 果 都 是 通 过 较 多简 化 而 得 来 的 本 文 考 虑 了楔 横 轧 内直 角 台 阶 成 形 过 程 中 各种 几 何 影 响 因素 ， 建 立 了符 合 实 际 的 内直 角 台 阶 成 形 阶段 的几 何 模 型 ， 推 导 出各 个 曲面 的数 学 表 达 式 在 研 究 内直 角 台阶成 形 过 程 中 ， 几 何 模 型 建立 的正确 性 是 轧 齐 曲线 的精确 与 否 的关键 ， 而 且 正 确 的几 何 模 型 的 建 立 可 以为 全 面 掌 握 楔 横 轧 内直 角 台阶 成 形 规 律 奠 定坚 实 的基 础 、 厂 图 不 考虑 轧件螺 旋体部分 的几 何模 型 初 一 ’ 厂 ， ’ 内直 角 台阶 成 形 几 何 形 状 分 析 在 对 内直 角 台 阶 成 形 几 何 难状 的研 究 过 程 中 ， 最 早 是将 轧件成 形 面用 圆锥 面代替 如 图 所 示 ， 忽 略 了轧件 上 的螺 旋 体 部 分 ， ’ 这 导 致 了轧件 成 形 面 形 成 的体 积 比 实 际 的要 小 随着进 一 步 的研 究分 析 ， 人们 开始 考 虑 螺 旋 体 部 分 考 虑 螺 旋 体 部 分 的几 何 模 型 如 图 但 是 这个模 型 没 有 考 虑 轧辊和 轧件 的接 触 面 ， 所 以利 用 这 一 模 型 计 算 出来 的轧 件 成 形 面 形 成 的体 积 又 比实 际 的要 大 收稿 日期 刁 杜 惠 萍 女 ， 岁 ， 博 士研 究生 国家 自然 科学基 金 资助项 目 图 考虑 轧件螺 旋 体部分 的几 何模型 叮 随着 计 算 方 法 的发 展 和 广 泛 应 用 ， 研 究 人 员 开 始 考 虑 轧 辊 和 轧 件 的接 触 面 ， 为 了减 少 计 算 量 ， 认 为轧辊 顶 面 为平 面 ， 如 图 所 示 图 考虑 轧辊 与轧件接触面 的几 何模型 褚 · DOI ：10．13374／j ．issn1001—053x．2004．06．047