研究發展
隨著交通運輸業的飛速發展，汽車半軸等長軸類零件的需求量與日俱增，專業化大批量生產這些長軸類零件已成為滿足市場需求的主要手段。典型的長軸類零件汽車半軸，其細桿部約占整個汽車半軸長度的75%以上，所以半軸細桿部的成形工藝就成為衡量整個半軸生產工藝是否高效、節材的重要標誌。採用楔橫軋多楔工藝成形半軸細桿部，具有顯著節省輥面，減小設備重量等優點。但多楔 成形汽車半軸細桿部，軋制各階段內楔與外楔之間的制約關係比較複雜，國內外關於楔橫軋多楔成形長軸類零件的理論較少，實際生產中主要依靠經驗，因此楔橫軋多楔軋制技術在國民經濟和實際生產套用中受到一定程度的限制。楔橫軋多楔成形長軸類零件，關鍵問題是要保證在內外楔過渡段軋件摺疊，保證軋件接口質量良好，不影響軸類零件的力學性能。以汽車半軸為例，中華人民共和國汽車行業標準QC/T294-1999規定汽車半軸表面不應有摺疊、凹陷、黑皮、砸痕和裂紋等表面缺陷。為了揭示工藝參數對軋件接口質量的影響規律，利用VB對PRO/E進行二次開發，建立了楔橫軋多楔軋制半軸細桿部的三維有限元模型，通過對ANSYS的二次開發，編制了楔橫軋多楔軋制半軸細桿部有限元模擬的參數化命令流程式並進行了有限元數值模擬和軋制試驗，研究結果為楔橫軋多楔成形長軸類零件選擇模具工藝參數時提供了理論依據和參考。
工藝參數對多楔軋件接口質量的影響規律
楔橫軋多楔成形工藝是生產長軸類零件的先進方法，但生產過程中模具工藝參數對軋件接口質量的影響比較複雜。根據楔橫軋多楔模具的工藝特點，建立多楔軋制長軸類零件的三維有限元模型。基於ANSYS/LS-DYNA有限元模擬軟體，在不同模具工藝參數下對多楔軋制過程進行了有限元模擬，得到模具工藝參數對軋件接口質量的影響規律。在與模擬工藝參數相同的條件下進行軋制試驗，試驗結果和模擬結果一致。通過對理論模擬和軋制試驗獲得結果的分析，得到工藝參數中過渡角對軋件的接口質量影響最大、展寬角對軋件接口質量影響最小的結論。綜合考慮各工藝參數的影響,給出保證軋件接口質量良好的過渡角選擇範圍。研究結果為多楔成形長軸類零件的模具設計提供理論依據和參考。
多楔軋制的有限元模型
楔橫軋多楔成形汽車半軸細桿部時，相當於內外楔同時對一個光軸（等直徑軸）進行成形，外楔的起楔位置和形狀對過渡段軋件的接口質量有重要影響。本文採用外楔楔入段將軋件軋成斜台階作為對接形狀，外楔的起始位置從內楔進入展寬段開始。由於工藝參數的選取不同，過渡段軋件的表面接口質量是不一樣的。為了進一步研究其影響規律，通過改變各工藝參數，利用商用大型有限元模擬軟體ANSYS/LS-DYNA模擬多楔軋制過程，分析了多楔成形長軸類零件時工藝參數對軋件接口質量的影響規律。本文數值模擬和軋制實驗採用的材料均為45鋼，有限元模擬時假定材料為多段線性彈塑性材料模型，該模型是一個非常通用的塑性模型，特別適用於鋼。
工藝參數對接口質量的影響
軋件接口質量判別方法：當過渡段軋件金屬只產生橫向和徑向變形，而在軸向只發生較小的軸向變形時，在過渡段軋件的表面就會形成非圓形狀，為了清楚直觀的反映不同工藝參數對過渡段軋件表面接口質量的影響大小，對有限元模擬結果進行處理時，通過分析過渡段非圓形狀最大尺寸和軋後理論直徑差值的一半大小，作為判斷過渡段軋件表面接口質量好壞的依據。
