1、第1页共4页毕业论文开题报告机械设计制造及其自动化基于DEFORM的楔横轧无料头轧制过程数值模拟一、选题的背景与意义楔横轧是一种轴类零件成形新工艺，是先进近净成形制造技术的重要组成部分，以其连续、局部的成形方式，在阶梯轴和回转类零件的制造方面显示出特殊的优势1。它既是冶金轧制技术的发展，因为它将轧制等截面型材，发展到轧制变截面的轴类零件；它又是机械锻压技术的发展，因为它将断续整体塑性成形，发展到连续局部塑性成形。所以，楔横轧技术在学科上属冶金和机械的交叉，在产品生产上属新兴科技产业2。楔横轧技术广泛地用于汽车、拖拉机、摩托车、内燃机等轴类零件毛坯的生产。在国内外，用楔横轧工艺已生产出数百种零件
2、毛坯（如图一所示）。图一楔横轧轧制部分零件图图二楔横轧工作原理图1轧辊；2轧件；3挡板楔横轧的成形原理是两个带楔形模具的轧辊，以相同的方向旋转并带动圆形轧件反向旋转，轧件在楔形孔型的作用下，轧制成各种形状的台阶轴3，4（如图二）。楔横轧的变形主要是径向压缩、轴向延伸。与传统的锻造或切削工艺相比，楔横轧工艺有如下优点5，6（1）生产效率大幅度提高。轧辊每旋转一周生产一个产品，楔横轧使用的转速一般为625R/MIN,即每分钟生产625个产品（成对轧制则加倍），生产效率平均提高520倍。今后，伴随着楔横轧技术的进一步完善，生产效率将会有更大的提高。（2）材料利用率显著提高。铸锻之后进行加工的产品，材
3、料利用率一般只有60左右，有的还低于这个数字。楔横轧成形的每一个产品只损失两个料头，利用率一般达到80左右。（3）模具寿命长。根据楔横轧的工作原理，作用在模具上的力比较小，所以模具的寿命可以很长。一般来说，模具的平均寿命能达到8万10万件。（4）产品精度高。热轧轧件径向尺寸公差可控制在02505MM，长度尺寸公差可控制在051MM。（5）产品质第2页共4页量提高。楔横轧产品由于金属纤维连续，晶粒细化，产品的金相组织好，机械性能明显提高，一般承载能力可提高20左右。（6）振动、噪声均较小，劳动条件得到明显的改善。（7）产品的成形、精整与切断等工序均在轧辊孔型中连续自动完成，易于实现自动化生产。（
4、8）生产人员、设备和厂房面积都可大幅度下降，因此也带来产品成本的大幅度下降。轴类零件产生料头主要是端面凹心导致的7。造成凹心的主要原因是由于楔横轧轧制过程是金属径向压下和轴向延伸的变形过程，轧制端部尺寸时表层金属比心部金属轴向流动要快89。所以，楔横轧轧制成形轴类零件时，需要通过切削加工除去料头，从一定程度上降低了材料的利用率，限制了楔横轧技术的发展，不适应当今节约型社会需求。为进一步提高楔横轧材料利用率，开展轴类零件无料头楔横轧近净成形技术研究，具有重要的理论意义和工程价值。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题研究内容1）无料头轧制过程有限元模型的建立。2）熟悉无料头轧制过程有限元仿真。3）
5、了解无料头轧制规律分析。楔横轧轴类件无料头轧制方法，解决楔横轧轧制轴类件必须端部设置料头技术问题，保证轧件无料头成形，实现轴类零件的经济化生产。拟解决的主要问题一种可避免轧制成形的零件产生料头，提高材料利用率的轴类件无料头楔横轧轧制方法。三、研究的方法与技术路线通过收集和查阅学习各种资料，以及在束学道老师的指导下，学习掌握DEFORM软件和PROE三维制图软件。综合锻炼机械设计，工程材料，机械精度设计和工程校核等方面的知识与技能。一种轴类件无料头楔横轧轧制方法，特点是在轧制模具靠近外端的部位设置一个挡楔，挡楔的倾斜方向与被轧零件端面流动方向一致，且设置挡楔的倾斜角，并设置挡楔上与被轧零件接触的
6、一侧的倒角为1030，然后将待轧毛坯加热到10001200，通过楔横轧机上的轴向进料装置送入两个同向设置有挡楔的轧制模具中进行轧制即得到无料头的轴类零件；优点是在轧制轴类零件时，挡楔挡住了被轧件上轴向流动比较快的表层金属，减少或避免了被轧件的端部出现凹心，使被轧件不会产生料头，提高了材料利用率，降低了生产成本，而且被轧件的表面质量好。第3页共4页四、研究的总体安排与进度12010年11月24日至2010年12月29日完成开题报告、文献综述和找两篇英文资料。22011年3月14日至2011年4月6日熟悉楔横轧无料头轧制原理，无料头轧制过程有限元模型的建立,无料头轧制过程有限元仿真与分析。3201
7、1年4月7日至2010年4月27日设计进行轴类零件无料头楔横轧近净成形的模具；运用DEFORM软件和PRO/E模拟仿真楔横轧轴类零件无料头楔横轧轧制。42011年4月28日至201年5月6日撰写设计计算说明书并准备答辩。五、主要参考文献1郑振华带有凸轮截面轴类零件的楔横轧成形研究D北京科技大学，2008。2胡正寰，张康生，王宝雨等楔横轧零件成形技术与模拟仿真M北京，冶金工业出版社，2004。3宋玉泉连续局部塑性成形的发展前景J中国机械工程，2000,116567。4李传民，王向丽等金属成形有限元分析实例指导教程M北京，机械工业出版社，2007。5胡正寰楔横轧技术的现状与展望J锻压技术,1995
8、52527。6胡正寰，许协和，沙德元斜轧与楔横轧M北京，冶金工业出版社，1985。7祖汪明楔横轧多楔成形汽车半轴关键技术研究D北京科技大学，2008。8束学道，李传斌，祖汪明一种轴类件无料头楔横轧轧方法P中国专利200910154327，20100609。9马振海，杨翠萍，胡正寰楔横轧轧件端头凹心影响因素的研究J锻压技术，2002，2930。10蒋家龙译捷克的辊式楔横轧J锻压技术，1980。工艺参数、轧制参数的确定和模具设计楔横轧轴类零件无料头轧制数值模拟研究无料头轧制规律查阅资料理论和实验结果的分析和综合建立楔横轧轴类零件无料头轧制理论第4页共4页11HOTROLLFORMINGFROMBARSTOCKMETALFORMING，MAR1968，767812JIRIHOLUBTRANSVERSEHOTROLLINGMACHINERY，JAN16,1963，129133
