D0I:10.13374/j.issm1001-053x.2001.02.017 第23卷第2期 北京科技大学学报 Vol.23 No.2 2001年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2001 楔横轧空心件稳定轧制条件分析 张康生 刘晋平王宝雨胡正寰 北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要引入塑性铰概念，用平面应变理论和能量法研究了禊横轧空心件的平均单位正压力 和压扁条件，并推导了楔横轧空心件的稳定轧制条件. 关键词楔横轧；空心件：稳定条件 分类号TG335.19 用二辊式楔横轧机轧制空心零件与轧制实 心零件相比具有较大的特殊性，主要是空心零 件的横向抗压能力远远低于实心零件.在实心 件可以稳定轧制的相同工艺条件下，空心零件 会因为横向压扁而使正常轧制过程建立不起 来.因而有必要对楔横轧空心件的稳定轧制条 件做深人理论分析 1 平均单位正压力 图1轧件接触区单位圆环示意 Fig.1 Contact field of work piece on the ring 首先做如下简化： (1)由于空心件的壁厚与直径比较小，长径 注意(aT)/(⑦x0得： 比则较大，且横截面压扁变形沿长度方向基本 均匀，可按平面应变问题处理. 骁骁 (1) 平面应变问题的平衡微分方程是： (②)只确定接触面上的正应力分布，不考虑 00:0T=0 (2) 物体内部的应力分布. Ox'dy (3)将精确的平面平衡微分方程按相应问题 接触面的y坐标为常数t(即轧件壁厚)，在 的坐标选取并简化.取正应力仅决定于一个坐 接触面上的应力与y轴无关，因此有： 标，而剪应力与相应坐标呈线性关系.这样微分 do:do: dx dx 平衡方程的数目可诚至一个，并可用常导数代 (3) 0a,do, 替精确微分平衡方程中的偏导数 Ox dx (4)对平面应变问题，取近似的塑性条件 接触面上的剪应力用表示.当y=时，= ,-a,=±K,式中K为平面变形抗力. ;当y0时，，0（自由表面无剪应力）. (⑤)轧辊与轧件直径相差很大，用水平直线 设剪应力是y的线性函数，即 代替接触弧，并假设变形区内外边界平行，且与 =4 dy t (4) 轧后轧件的内外径相切（图1）. 由上述4式得微分方程： (6)剪应力x与x坐标无关（是一常数或按某 参数改变) 袅+0 (5) 对精确塑性条件(a一a,)P+4=4K求导，并 设与0，成正比，有 t=40y (6) 收稿日期1999-01-12张康生男，49岁，副研究员 式中，4为摩擦因数.将(6)式代入(5)式积分，并 *国家自然科学基金资助重点项目No.50035010)第 32 卷 第 2 期 2 0 1 年 4月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f UO iv e sr iyt o f s c ie n c e a n d 及比 n o l o gy B e ij恤g Vb l . 23 No . 2 A P r. 2 0 01 楔横轧空心件稳定轧制条件分析 张康生 刘晋平 王 宝雨 胡正寰 北京科技大学机械工程学院 , 北京 10 0 83 摘 要 引人塑性铰概念 , 用 平面应变 理论和 能量 法研究 了楔横轧 空心件的平均单位正 压力 和压扁 条件 , 并推导 了楔横轧空 心件 的稳定轧制条件 . 关健词 楔横 轧 ; 空心件 ; 稳定 条件 分类号 T G 3 35 . 19 用二辊式楔横轧机轧制空心 零件与轧制实 心 零件相 比具 有较大 的特殊性 , 主要是空心 零 件 的横 向抗 压能力远远低 于实心零件 , 在实心 件可 以 稳定轧制 的相 同工艺条件 下 , 空心 零件 会 因为 横 向压扁 而使 正 常轧制 过程 建立 不起 来 . 因而有必要对楔 横轧空心 件 的稳定轧制条 件做深 人理论分析 . y } , 6 } 2下/ r l()2在 1 平均单位正压力`咧 首先做如下简化 : ( 1) 由于空心件 的壁厚 与直径 比较小 , 长径 比则较大 , 且横截面压扁变形沿 长度方 向基本 均匀 , 可按平面应变 问题处 理 . (2 )只确定接触 面上 的正应力分布 , 不考虑 物体 内部 的应力 分布 . (3 )将精确的平 面平衡微分方程按相应问题 的坐标选取并简化 . 取正应力仅决定 于一个 坐 标 , 而剪应力与相应坐标呈线性关系 . 这样微分 平衡方程 的数 目可减至一个 , 并 可用 常导数代 替精确微分平衡 方程中的偏导数 . (4 ) 对平 面应变 问题 , 取近似 的塑性 条件 几一氏 一 筑 , 式 中 K 为平面变形抗力 . (5 )轧辊 与轧件直径相差很大 , 用水平直线 代替接触弧 , 并假 设变形 区 内外边界平行 , 且与 轧后轧件 的内外径 相切 (图 .l) (6 )剪应力 : 与 x 坐标 无关 (是一常数或按某 一参数改 变) . 对精确塑性条 件 低一 动 2+ 4砚声引护求导 , 并 收稿 日期 19 9 刁 1一 12 张 康生 男 , 49 岁 , 副研究 员 * 国家自然科学基金 资助重 点项 目《N 0 . 50 0 3 5 0 10) 图 1 轧件接触区 单位团环示 意 F ig . 1 C o n at e t 爪ld o f wo r k P iec e o n t h e inr g 注意 臼凡) / ( ax )旬 得: 鱼 _ a 巧 日无 ~ 一 刁无 平面应变 问题 的平衡 微分方程是 : 瓮含 一 ” 接触面 的y 坐标为常数 t ( 即轧件壁 厚 ) , 接触面上 的应力 与 y 轴无 关 , 因此有 : 【a 氏 _ 队 }翼 ( 3 ) 接触面上 的剪应力 用 瓦 表示 . 当产犷时 , ` 二 几 ; 当厂O 时 , 几月 ( 自由表面无剪应力 ) . 设剪应力 ` 是 y 的线性 函数 , 即 夸 一 今 (4 ) 由上述 4 式得微分 方程: 鲁 十 知 ( 5 ) 设 kT 与 环 成正 比 , 有 几 = 产ay ( 6 ) 式 中 , 产 为摩 擦因数 . 将 (6 )式代人 ( 5) 式 积分 , 并 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 02. 017