任芋见,董渊哲，刘柏杨，赵升吨，杨芮庚

(西安交通大学机械工程学院，陕西 西安 710049)

0 前言

金属棒料的下料工序是大多数机械零件制造的第一道工序，广泛存在于汽车工业、轴承工业、装备制造业等行业中，具有量大面广的特点[1]。传统的金属棒料下料工序主要有带锯锯切、车床切断、盘铣刀切断和冲床剪切等4类。这些工艺存在生产效率低、材料利用率低、断面质量差、切断力大、噪声大、模具寿命低和能耗高等问题[2,3]。其中以带锯锯切为例，按年生产直径50 mm的45钢棒材3 000万件计算，年工件材料损耗可达到1.2万米，折合重量1 848 t，带锯损耗可达1.2万条，产生600 t富含硫、磷、氯等有害物质的废旧切削液。要想在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标，必须在工艺上进行改进，减少能耗，降低污染物的排放。

国内外学者就传统工艺的不足提出了多种新工艺，根据原理的不同主要分为以下几类：径向约束差动剪切、轴向加压剪切、低应力疲劳裂纹可控式精密分离以及高速精密剪切等[4,5]。

径向约束差动剪切通过压料机构施加沿着棒料径向的约束载荷夹紧棒料，限制棒料在剪切过程中发生测完及轴向进给方向的流动[6]。棒料在剪切过程中始终处于三向压应力状态，提高了非剪切区的变形抗力，使得下料后的坯料断面平整光滑。但是该工艺仍然存在一定缺陷，主要是棒料断面存在一定程度的边角塌陷，椭圆度误差大，所需要的夹紧力大、剪切刃容易磨损[4]。

轴向加压剪切工艺通过在棒料端面施加轴向压力来保证棒料剪切处材料始终处于三向压应力状态[7]。……