D0I:10.13374/1.issnl00103.2008.09.013 第30卷第9期 北京科技大学学报 Vol.30 No.9 2008年9月 Journal of University of Science and Technology Beijing Sep·2008 偏心轴类零件楔横轧轧制区轧制力差的影响因素 何涛王宝雨 胡正寰 北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要两轧辊在轧制区的轧制力不对称性是偏心轴类零件两辊楔横轧轧制成形的一个显著特征，利用有限元法计算了偏 心轴类零件楔横轧成形中轧制区轧制力差，并对其影响因素进行了较为系统全面的分析，阐明了影响因素对轧制力差的影响 机理，最后还综合分析了各影响因素对轧制力差的影响程度· 关键词楔横轧：偏心轴；轧制力：有限元法 分类号TG335.19 Influencing factors of force difference in rolling zone of eccentric shafts during cross wedge rolling HE Tao,WA NG Baoyu,HU Zhenghuan School of Mechanical Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China ABSTRACT In the rolling procedure of eccentric shafts by cross wedge rolling.the non-symmetry of rolling force in rolling zone is a significant characteristic.The force difference in rolling zone of eccentric shafts during cross wedge rolling was calculated by finite ele- ment method and its influencing factors were systematically analyzed.The mechanism of influencing factors on the force difference was clarified.Finally the influence degree of each influencing factor was evaluated. KEY WORDS cross wedge rolling:eccentric shafts:rolling force:finite element method 偏心轴类零件广泛应用于汽车、水利、采矿、家 将偏心部分轧制成形，该方法不仅能有效地扩大轧 电等机械产品上，随着市场需求量与日俱增，专业 制偏心极限，而且适用于凸轮轴、方轴等轧制前后体 化大批量生产偏心轴类零件成为满足市场需求的主 积发生变化的非回转体轴类零件， 要手段、传统的锻造工艺生产方法存在生产效率 在单阶段偏心轴类零件二辊楔横轧成形工艺 低、材料利用率低、投资大、成本高等缺点，因而 中，上下轧辊在轧制区内轧制力的不对称性是区别 逐渐被生产效率高、材料利用率高、成本低、适合于 于回转轴类零件以及双阶段楔横轧成形的一个显著 专业化大批量生产的楔横轧技术所取代， 特征，这种不对称性不仅恶化了旋转条件，而且对 偏心轴类零件楔横轧成形理论与技术，无论是 成形有着十分重要的影响，因此对偏心轴类零件楔 国内还是国际基本上处于空白或是起步阶段，任广 横轧成形中轧制力差影响因素分析具有十分重要的 升、白志斌等学者在20世纪90年代提出的楔横轧 意义 成形偏心轴的工艺方法属于楔入、展宽阶段的同心 1轧制区横向、径向轧制力差 轴成形以及精整阶段的偏心轴成形的“双阶段 法]；显然，该成形方式无疑使偏心成形时金属 当垂直于轧制轴线且通过起楔点剖开时，其轧 材料变形难度加大，因而难于成形偏心量较大的产 制区受力分析如图1所示，轧辊给轧件作用两个正 品，其工艺应用范围较小，为此提出了偏心轴类零 压力与两个摩擦力，P1、P2为正压力，它的方向通 件楔横轧成形的“单阶段法”，即从楔入开始就直接 过轧件中心，且通过接触弧的中间位置；T1、T2为 收稿日期：2007-09-12修回日期.2007-11-20 基金项目：国家自然科学基金资助项目(No,50435010:No.50675019):国家科技支撑计划资助项目(Na.2006BAF04B03):北京市自然科学基 金资助项目(N。.3082013) 作者简介：何涛(1979-)，男.博士研究生，E-mail:htao-cm@126.com;王宝雨(1964一)，男，研究员，博士偏心轴类零件楔横轧轧制区轧制力差的影响因素 何 涛 王宝雨 胡正寰 北京科技大学机械工程学院‚北京100083 摘 要 两轧辊在轧制区的轧制力不对称性是偏心轴类零件两辊楔横轧轧制成形的一个显著特征．利用有限元法计算了偏 心轴类零件楔横轧成形中轧制区轧制力差‚并对其影响因素进行了较为系统全面的分析‚阐明了影响因素对轧制力差的影响 机理‚最后还综合分析了各影响因素对轧制力差的影响程度． 关键词 楔横轧；偏心轴；轧制力；有限元法 分类号 TG335∙19 Influencing factors of force difference in rolling zone of eccentric shafts during cross wedge rolling HE T ao‚W A NG Baoyu‚HU Zhenghuan School of Mechanical Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China ABSTRACT In the rolling procedure of eccentric shafts by cross wedge rolling‚the non-symmetry of rolling force in rolling zone is a significant characteristic．T he force difference in rolling zone of eccentric shafts during cross wedge rolling was calculated by finite ele￾ment method and its influencing factors were systematically analyzed．T he mechanism of influencing factors on the force difference was clarified．Finally the influence degree of each influencing factor was evaluated． KEY WORDS cross wedge rolling；eccentric shafts；rolling force；finite element method 收稿日期：2007－09－12 修回日期：2007－11－20 基金项目：国家自然科学基金资助项目（No．50435010；No．50675019）；国家科技支撑计划资助项目（No．2006BAF04B03）；北京市自然科学基 金资助项目（No．3082013） 作者简介：何 涛（1979－）‚男‚博士研究生‚E-mail：hetao－cn＠126．com；王宝雨（1964－）‚男‚研究员‚博士 偏心轴类零件广泛应用于汽车、水利、采矿、家 电等机械产品上．随着市场需求量与日俱增‚专业 化大批量生产偏心轴类零件成为满足市场需求的主 要手段．传统的锻造工艺生产方法存在生产效率 低、材料利用率低、投资大、成本高等缺点［1］‚因而 逐渐被生产效率高、材料利用率高、成本低、适合于 专业化大批量生产的楔横轧技术所取代． 偏心轴类零件楔横轧成形理论与技术‚无论是 国内还是国际基本上处于空白或是起步阶段．任广 升、白志斌等学者在20世纪90年代提出的楔横轧 成形偏心轴的工艺方法属于楔入、展宽阶段的同心 轴成形以及精整阶段的偏心轴成形的 “ 双阶段 法” ［2－3］；显然‚该成形方式无疑使偏心成形时金属 材料变形难度加大‚因而难于成形偏心量较大的产 品‚其工艺应用范围较小．为此提出了偏心轴类零 件楔横轧成形的“单阶段法”‚即从楔入开始就直接 将偏心部分轧制成形．该方法不仅能有效地扩大轧 制偏心极限‚而且适用于凸轮轴、方轴等轧制前后体 积发生变化的非回转体轴类零件． 在单阶段偏心轴类零件二辊楔横轧成形工艺 中‚上下轧辊在轧制区内轧制力的不对称性是区别 于回转轴类零件以及双阶段楔横轧成形的一个显著 特征．这种不对称性不仅恶化了旋转条件‚而且对 成形有着十分重要的影响．因此对偏心轴类零件楔 横轧成形中轧制力差影响因素分析具有十分重要的 意义． 1 轧制区横向、径向轧制力差 当垂直于轧制轴线且通过起楔点剖开时‚其轧 制区受力分析如图1所示．轧辊给轧件作用两个正 压力与两个摩擦力．P1、P2 为正压力‚它的方向通 过轧件中心‚且通过接触弧的中间位置；T1、T2 为 第30卷 第9期 2008年 9月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．9 Sep．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．09．013