1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1选题目的

在现代工业生产中，棱锥轴是钢厂热轧开卷机上重要的机械零部件，也是非易更换件，其寿命反映了工业装备的现代化程度，且直接影响到产品的更新换代和市场竞争力。世界上有许多工业发达的国家都特别重视棱锥轴热处理技术的开发，大力发展棱锥轴的热处理工业工艺，积极采用先进技术和设备，提高热处理的制作水平，已取得了显著的经济效益，热处理成为衡量一个国家制造业水平的重要指标之一^[1]。而失效预测和预防是失效研究的目的，是变事后的、被动的失效诊断为事前的、主动的失效控制的重要研究方向和内容^[2,3]。且失效预测预防在发达国家普遍受到高度重视，目前也已经成为我国工业研究的重要内容。

棱锥轴的热处理是棱锥轴失效现象的重要原因之一，本文对断裂失效棱锥轴热处理进行模拟分析，用ansys有限元模拟轴在热处理时的淬火冷却温度场，结合钢材内部缺陷在棱锥轴中分布的特点，并应用该钢的c曲线，对表面感应淬火过程中温度组织和性能进行分析。结合实际的金相组织和硬度分布，对轴的断裂原因进行分析，并探讨选用的材料和工艺对该轴断裂产生的影响，并提出改进意见，来提高棱锥轴的性能^[4,5]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容及目标

开卷机是金属板材校平的专用设备,用于校平线钢板、不平整板可根据相关配置组成开卷、校平、剪切生产线和其它板材制品生产线。适用于机械、车辆、金属制品家用电器、钢构、装饰等行业,卷机一般通过电机驱动一放置板材卷的滚筒绕转轴旋转从而实现开卷,然而现有技术中存在的问题是：在机械运作过程中，电机运转速度过高，磨损程度过大，增加了成本的同时又会影响工作效率。轴在运行过程中承受高压变载荷的重要部件，在机械运行中一但断裂，后果会十分严重。为了查明其断裂原因，从失效断裂轴入手，结合车轴加工过程等因素，查明失效的机理，并对失效原因作出分析判断。

本文以棱锥轴作为研究对象，运用ansys软件建立棱锥轴的三维有限元模型，模拟计算出棱锥轴在淬火冷却过程中的温度场，分析出热处理后的组织场。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献，总结分析淬火过程相关理论基础，明确基本内容和技术方案，完成开题报告。

第4-5周：确定棱锥轴热处理有限元数值模拟方案，并熟悉ansys软件,了解用ansys进行有限元结构分析的基本过程，建立几何模型。

第6-8周：学习编写命令流，对棱锥轴的淬火冷却温度场进行有限元模拟。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]王国华,朱春熙. 带材开卷机主轴的有限元分析[j]. 机械设计与制造,2008,08:6-7.

[2]美国金属学会.失效分析与预防[m].北京:机械工业出版社，1986:3-1.

[3]孙维连. 机械产品失效分析思路及失效案例分析[j]. 材料热处理学报，2004，25（1）：69-74.