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随着我国交通运输业的发展,回转型轴类零件产品的需求与日俱增。楔横轧作为一种生产该类零件的新型工艺,具有节能、高效等特点,是成形各种复杂轴类零件的最佳工艺之一。目前,轧制的零件需设置端部料头,导致其材料利用率(80%-85%)始终停滞不前,严重削弱了其市场竞争优势,是阻碍楔横轧工艺近净成形技术发展的主要问题。本文首次提出采用辊剪制坯的方法,获得特定端面形状的坯料,实现无料头楔横轧的近净轧制。因此,开展无料头楔横轧辊剪制坯关键技术的研究,对提高楔横轧材料利用率,增强楔横轧的市场竞争力,加强楔横轧技术在制造业中的地位具有十分重大的社会意义和经济价值。 本文运用DEFORM-3D有限元软件,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对无料头楔横轧辊剪制坯成形机理及其端部质量进行了研究,主要内容有:1)结合理论分析和实际生产状况,阐明了料头的成形原因,并提出和建立了无料头楔横轧辊剪制坯工艺的有限元模型;2)采用数值模拟软件,完成了坯料整个成形过程的仿真,并对坯料成形过程中的应力应变场、位移场、温度场、力能参数等方面进行了研究,得到了辊剪制坯工艺的金属流动规律及其相关力能参数的变化规律,阐明了辊剪制坯的成形机理及其端部堆料的成形原因;3)在此基础上,通过matlab编程计算和数值拟合的方法,建立了无料头楔横轧辊剪制坯的端面预估准则,完善了无料头轧制技术;4)在得到端部堆料的成形原因基础上,提出通过合理选择辊剪工艺参数和在模具上添加挡块两种方法,来有效解决堆料缺陷,提高辊剪坯料的端部质量,实现无料头楔横轧轧制。 本文的研究成果为创新楔横轧轴类件无料头轧制,降低产品的生产成本,实现楔横轧工艺近净成形奠定理论基础。