第五章機械零件軋制

1、第五章機械零件軋制第一節(jié)機械零件軋制技術(shù)的特點、類型與產(chǎn)品748什么是機械零件軋制技術(shù)?機械零件軋制技術(shù)是指用軋制工藝方法，成形機械零件或金屬制品的技術(shù)。與傳統(tǒng)的冶金軋制工藝不同，機械零件軋制技術(shù)軋制出來的是形狀不同的零件。例如汽車變速箱中的階梯軸， 人造衛(wèi)星上的鼻錐等； 而傳統(tǒng)軋制工藝一般軋制的是等截面材。 如型材、板材、管材等。傳統(tǒng)的機械零件生產(chǎn)方法是將這些材料，例如圓材鍛造成階梯軸，或者板料沖壓成鼻錐。所以機械零件軋制是冶金軋制技術(shù)的發(fā)展與深度加工。機械零件軋制與普通軋制由于都屬于連續(xù)輥壓成形， 故都屬于軋制范疇。 但機械零件軋制與普通軋制無論在軋輥形狀、 機器的結(jié)構(gòu)、 成形方式上都有很

2、大差別， 故人們又把機械零件軋制稱為特殊軋制，其軋機稱為特殊軋機。749機械零件軋制的優(yōu)點有哪些?傳統(tǒng)的機械零件大多用普通軋制方法軋制出的型材作原料， 經(jīng)機械加工成零件的。 為了提高性能并節(jié)約材料， 大多經(jīng)鍛造成形， 然后再經(jīng)切削、 磨削等精加工方法成形最終形狀的零件。機械零件軋制與鍛造成形零件都屬于塑性成形。但成形方式不同，鍛造(模鍛 )為斷續(xù)整體成形，機械零件軋制為連續(xù)局部塑性成形。由于成形方式不同，兩者相比，機械零件軋制具有以下一系列突出優(yōu)點：(1) 載荷大幅度下降。由于將整體成形改變?yōu)榫植砍尚?，模具與工件的接觸面積大幅度減小， 故工作載荷隨之大幅度下降，一般只有模鍛的十幾分之一到幾十分

3、之一。結(jié)果是設備體積小很多，模具壽命高很多。(2) 生產(chǎn)效率顯著提高。由于將往復斷續(xù)成形改變?yōu)榛剞D(zhuǎn)連續(xù)成形，生產(chǎn)效率顯著提高，一般高出 3 10 倍。(3) 生產(chǎn)環(huán)境顯著改善。由于鍛造為整體斷續(xù)打擊成形，并且要經(jīng)多個工步模腔成形零件，工人多在噪聲大于 100dB 條件中工作，環(huán)境惡劣。機械零件軋制是在局部連續(xù)滾壓中成形零件，進出料都能自動完成，工人在噪聲小于60dB 條件中工作，與鍛造相比生產(chǎn)環(huán)境顯著改善。(4) 節(jié)約材料顯著。由于軋制的零件比鍛造零件尺寸精度高，又沒有模鍛時的飛邊等，材料利用率平均可以提高 20左右，節(jié)約材料顯著。軋制機械零件與鍛造零件比較， 也存在缺點， 如通用性差，需要專

4、門的設備與模具，并且多數(shù)模具的設計、制造與生產(chǎn)工藝調(diào)整比較復雜等。綜上所述， 機械零件軋制特別適合大批量零件的生產(chǎn)，如汽車、軸承等的零件，以及難以用鍛造方法生產(chǎn)的特大型零件， 如壓力容器上的封頭等。 這些零件用軋制方法生產(chǎn)， 具有既大幅度降低成本，又顯著提高零件的質(zhì)量與精度等優(yōu)點。750機械零件軋制的類型有哪些?不同形狀與結(jié)構(gòu)的零件，在不同工藝、 模具與軋機上軋制成形，其基本類型有以下幾種：(1) 輥鍛。主要軋制長度上變截面的桿類零件，如汽車前梁；(2) 齒輪軋制。主要軋制齒輪、鏈輪類零件；(3) 螺紋軋制。主要軋制帶各種牙形的螺紋類零件；(4)楔橫軋。主要軋制階梯軸類零件，如汽車變速箱中的軸

5、；(5) 螺旋孔型斜軋。主要軋制球柱一類零件，如軸承鋼球；(6) 仿形斜軋。主要軋制長軸類零件，如火車軸；(7) 麻花鉆頭軋制。主要軋制麻花鉆頭零件；(8) 碾環(huán)。主要軋制環(huán)形類零件，如軸承座圈：1(9) 擺碾。主要軋制盤形類零件，如齒輪坯；(10)旋壓。主要軋制筒形類零件，如容器封頭；(11)旋轉(zhuǎn)鍛造。主要生產(chǎn)軸類零件，汽車直拉桿。751齒輪是怎么軋出來的?如圖 5-1 所示，帶齒形的兩個軋輥 1 與圓形軋件 2 對輥中，實現(xiàn)局部連續(xù)成形，軋制成齒輪。這種橫軋的變形主要在徑向進行，軸向變形很小并受到限制。橫軋齒輪的應用范圍包括：直齒、斜齒及人字圓柱齒輪；直齒、斜齒及螺旋圓錐齒輪，還可以軋制鏈

6、輪等。橫軋齒輪又分為熱軋與冷軋： 熱軋多用于精度不高的大模數(shù)齒輪， 冷軋多用于精度高的小模數(shù)齒輪，也有先采用熱粗軋后冷精軋的。752螺紋零件是怎么軋出來的?螺紋軋制又稱螺紋滾壓，如圖 5-2 所示。兩個帶螺紋的軋輥，以相同的方向旋轉(zhuǎn)，帶動圓形軋件旋轉(zhuǎn)， 其中一個軋輥徑向進給， 將軋件軋成螺紋。 這種橫軋的變形主要在徑向進行。螺紋橫軋廣泛應用于冷軋直徑為320mm 的緊固件的螺紋，其精度可達7 級，螺紋表面的粗糙度 Ra 可達 0 4m。753仿形斜軋的工作原理是什么?仿形斜軋零件成形的工作原理如圖5-3 所示。3 個帶錐形的軋輥1 帶動圓形軋件2 旋轉(zhuǎn)，由于軋輥軸心線與軋件軸線交叉，故軋件除旋

7、轉(zhuǎn)外還向前運動。3 個軋輥借助于仿形板3 改變軋輥距離軋件的徑向位置， 實現(xiàn)變截面軸的軋制。 仿形斜軋的變形主要是徑向壓縮、 軸向延伸。它主要用于長徑比大的軸類零件的生產(chǎn)，如紡織錠桿、醫(yī)療器械、火車軸等。2754麻花鉆頭是怎么軋出來的?麻花鉆頭斜軋的運動原理如圖5-4 所示。 4 個帶扇形板的軋輥(1，2)，其軸心線與軋件3的軸心線交叉，4 個軋輥同時旋轉(zhuǎn)并帶動軋件作旋轉(zhuǎn)前進運動。軋輥1 為鉆溝扇形板，軋輥2 為鉆刃扇形板，通過4 個扇形板將圓形軋件軋制成麻花鉆頭。其變形主要為徑向壓縮軸向延伸。這種方法主要用于熱軋直徑為313mm 的鉆頭。755什么是旋轉(zhuǎn)鍛造?旋轉(zhuǎn)鍛造又稱徑向鍛造，是長軸類軋

8、件成形工藝。其工作原理如圖5-5 所示，工件徑向?qū)ΨQ布置兩個以上的錘頭，它以高頻率的徑向往復運動打擊工件，工件作旋轉(zhuǎn)與軸向移動，在錘頭的打擊下工件實現(xiàn)徑向壓縮、長度延伸變形。3旋轉(zhuǎn)鍛造廣泛應用于汽車、 拖拉機、 機床、機車等各種機器的臺階軸生產(chǎn)，包括直角臺階與帶錐度的軸類件；帶臺階的空心軸及內(nèi)壁異形材；各種氣瓶、炮彈殼的收口等。旋轉(zhuǎn)鍛造由于是打擊成形，不同于軋制連續(xù)成形，但它又不同于傳統(tǒng)的鍛造成形，它打擊的次數(shù)非常多，而每次打擊的面很類似軋制，所以人們還是把它歸于軋制成形中。第二節(jié)輥鍛756什么是輥鍛?輥鍛是將軋制工藝引入鍛造領(lǐng)域形成的一種鍛造新工藝，屬于回轉(zhuǎn)成形范疇。 其原理為：兩個軋輥軸線

9、平行，其旋轉(zhuǎn)方向相反，毛坯在安裝于軋輥上的扇形模具帶動下，做垂直于軋輥軸線的直線運動，毛坯在模具的作用下截面積和高度減小，橫向略有增加， 長度延伸達到零件成形 (圖 5-6)。其變形特點為連續(xù)局部小變形。它與鍛造相比其特點為：(1) 所需工作負荷小。由于其變形特點為連續(xù)局部小變形，總的工作負荷減小。(2) 生產(chǎn)效率高。多型槽輥鍛的生產(chǎn)率與模鍛相當，單型槽一次輥鍛的生產(chǎn)率約為錘上模鍛的 510 倍。(3) 材料利用率高。輥鍛的材料利用率一般在80以上。(4) 產(chǎn)品質(zhì)量好。輥鍛件的內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良，力學性能好，疲勞壽命高。(5)勞動條件好。輥鍛時無沖擊，噪聲小，易于實現(xiàn)機械化和自動化。757輥鍛可以用

10、來做什么?輥鍛分為制坯輥鍛與成形輥鍛。制坯輥鍛主要用于模鍛制坯，即在輥鍛機上按鍛件形狀尺寸進行金屬預分配(制坯 )，然后在曲柄壓力機或摩擦壓力機等設備上模鍛成形。組成的生產(chǎn)線既可提高生產(chǎn)率，又可提高材料利用率，如汽車曲軸、前梁等鍛件的生產(chǎn)。成形輥鍛視鍛件成形程度分為終成形輥鍛、部分成形輥鍛和初成形輥鍛。截面形狀簡單的鍛件，如墾鋤、鋼叉、 汽車變截面彈簧等多用終成形輥鍛或部分成形輥鍛生產(chǎn)。截面形狀比較復雜、厚度差比較大的鍛件，如連桿、汽車前梁等多采用初成形輥鍛(圖 5-7)，輥鍛后再在小噸位模鍛設備上整形。4758輥鍛變形區(qū)在哪里?由于輥鍛的變形特點為連續(xù)局部小變形，所以并不是整個輥鍛工件同時在

11、變形，而只是輥鍛模直接壓縮作用下的一部分區(qū)域在變形。所以直接承受輥鍛模壓縮作用而產(chǎn)生變形的這一部分金屬體積所占有的空間稱為變形區(qū)(圖 5-8)。759輥鍛變形區(qū)的基本參數(shù)有哪些?輥鍛變形區(qū)的基本參數(shù)有： 變形區(qū)的入口高度 h0、變形區(qū)的出口高度變形區(qū)接觸弧長度和咬入角 。它們之間的基本關(guān)系是： 變形區(qū)入口高度絕對壓下量 ? h=D(1 一 cos)h1、變形區(qū)長度 l、 h0 =hl+D(1 一 cos)變形區(qū)長度 lR hh2R h4咬人角 sinlhRR當 角很小時有hR5760什么叫自然咬入?只依靠輥鍛模的摩擦力實現(xiàn)曳人坯料的方式稱為自然咬人。如圖 5-9 所示，軋輥作用在坯料上的力為徑

12、向力 N 和摩擦力 T，它們在水平方向的分力分別為 N x 和 Tx。摩擦力的水平分力起曳人作用， 徑向力的水平分力起阻止曳人作用。 所以只要摩擦力的水平分力大于徑向力的水平分力就可實現(xiàn)自然咬人，即：T x>N x或>tan式中： 接觸摩擦系數(shù)。一旦咬入成功，隨著坯料不斷曳人，變形區(qū)向軋輥中心連線方向擴展。由于徑向力作用點大體在變形區(qū)中部，所以此時的咬人角也向軋輥中心連線方向靠近，即咬人角變小， 這意味著剛開始接觸時的咬人條件最苛刻。一旦曳入成功， 在其他條件不變時穩(wěn)定咬入條件隨之有所降低。761輥鍛送料方式有幾種?輥鍛送料方式有兩種。一種是順向送料，即順著軋輥轉(zhuǎn)向從軋機一側(cè)軋入，

13、從另一側(cè)軋出。另一種是逆向送料，即逆著軋輥轉(zhuǎn)向從軋機一側(cè)軋入并從同一側(cè)軋出，輥鍛中多用這種6方式送料。762如何實現(xiàn)強制咬入?自然咬人受最大咬人角限制，每道次壓下量不大。為了減少輥鍛道次，增大壓下量，在實踐中多采用強制咬人措施。一種強制咬人措施是中間咬人，它是利用輥鍛模的凸起部分直接壓入坯料中間實現(xiàn)開始咬人。 在咬人瞬間， 這種方法不受摩擦條件限制，其咬人角可以很大。但為了防止咬入后繼續(xù)輥鍛時發(fā)生打滑，最大咬人角限制為自然咬人角的1 3 15 倍。一般自然咬入角不大于 25°，而在中間咬人時最大咬人角可以增大到 32°37°。可見采用中間咬人措施后咬人條件大為改善

14、。另一種強制咬人措施是強迫咬人。 當毛料和輥鍛模的前壁均已有一定斜度時， 水平阻力帆遠大于水平拉力瓦， 不可能實現(xiàn)自然咬人。 此時也不易采用中間咬人， 否則會破壞毛料前壁已有的輪廓形狀， 影響輥鍛過程的充滿成形。 在這種情況下必須采取強迫咬入方式， 由送料機給毛坯一定的推力，使其前壁頂靠在模具凸出部位的前壁上并隨模具的旋轉(zhuǎn)向前移動，直至被咬入時為止。采用這樣的送料方式，可以保證毛坯在準確的位置上被咬入。763什么是前后滑?坯料被輥鍛時，在高度上受到壓縮，橫向有所增加，縱向有大的延伸。在縱向延伸時，變形區(qū)內(nèi)的金屬不是以與輥鍛模相同的速度勻速流動，而是向著變形區(qū)的入口和出口兩個方向流動。 在變形區(qū)

15、內(nèi)一個與模具圓周速度水平分量相同的斷面，稱為中性面或臨界面，其位置偏向出口一側(cè)。 在臨界面靠出口一側(cè)， 金屬流動速度大于鍛模圓周速度的水平分量，這就是前滑。在臨界面靠入口一側(cè)，金屬流動速度小于鍛模圓周速度的水平分量，這就是后滑。坯料的延伸是由坯料對鍛輥的相對滑動形成的。與坯料延伸的同時必然伴隨有前后滑。發(fā)生前滑后工件長度要比輥鍛模具型槽周長長，因此前滑對輥鍛后工件的縱向長度有影響。要想獲得滿意的長度尺寸，必須掌握好輥鍛時的前滑量。764影響前滑的因素有哪些?在輥鍛中，金屬的前滑與多種工藝因素有關(guān)。主要的因素是：(1) 變形程度對金屬前滑的影響。變形程度越大，輥鍛變形區(qū)瞬間壓縮的金屬就越多，金屬

16、的延伸量就會相應增加。 延伸量越大， 前后滑的金屬越多。 一般情況下前滑量隨變形程度增加而增加。(2) 摩擦系數(shù)的影響。實踐表明，前滑隨著摩擦系數(shù)的減少而減少。(3) 工具及坯料對前滑的影響。在輥鍛中，工具及坯料的截面形狀對前滑有很大的影響，這主要是因為力學條件發(fā)生了改變。 一般情況下， 有利于限制金屬寬展變形的工具和坯料形狀均有利于前滑。(4) 坯料溫度對前滑的影響。 坯料加熱溫度對前滑有影響： 溫度在 700以下， 前滑與溫度成正比；溫度在 700 1200之間，前滑與溫度成反比。這主要是溫度引起坯料表面氧化層變化，從而引起摩擦系數(shù)發(fā)生變化。(5) 坯料寬度對前滑的影響。當坯料寬度小于某一

17、定值時，前滑隨著坯料寬度的增加而增加。當坯料寬度超過某一定值時，其寬度的變化對前滑不再發(fā)生影響。(6) 輥徑對前滑的影響。隨著輥徑的增加，前滑也增加。765寬展有幾種形式?寬展有三種形式。一種是金屬在橫向流動時沒有或不受型槽側(cè)壁限制的寬展，稱其為自由寬展。 第二種是限制寬展，即金屬在凹型槽中軋制時其橫向流動受到型槽側(cè)壁的阻礙，使寬展受到限制。 還有一種是強迫寬展， 它是用模具型槽中凸起部分強制壓人坯料使其產(chǎn)生寬展。在生產(chǎn)實踐中，強迫寬展和限制寬展是輥鍛中的主要寬展形式。766哪些因素影響寬展?7影響寬展主要有以下因素：(1) 輥鍛道次的影響。寬展量隨著壓下量的增加而增加，在總壓下量一定時，減少

18、輥鍛道次就是增加壓下量，所以減少輥鍛道次會導致寬展量增加。(2) 模具工作半徑的影響。輥鍛模具工作半徑與寬展量成正比。(3) 摩擦系數(shù)的影響。摩擦系數(shù)越大寬展量越大。(4) 坯料寬度的影響。相對寬展量隨著坯料寬度的增加而減少。絕對寬展量在坯料寬度達到某一定值前與其成正比，超過此值后成反比。當坯料很寬時對寬展量無影響。767輥鍛型槽選擇的原則是什么?在選擇輥鍛型槽時要考慮以下原則：(1) 滿足鍛模對坯料截面幾何形狀的要求。在選擇輥鍛模型槽時，從有利于模鍛成形出發(fā)，往往對毛坯截面的幾何形狀有一定要求。 如要求輥鍛毛坯截面為橢圓， 可選“橢圓一方”或“橢圓一圓”型槽系，而不宜選用其他型槽系。(2)

19、原始毛坯的幾何形狀的選擇。不同的原始毛坯截面形狀對所選型槽系有直接關(guān)系。在變形允許條件下，通常多選用價格便宜的圓坯。(3) 料在型槽中的穩(wěn)定性要好。坯料截面軸長比越大，變形量就越大，穩(wěn)定性也越差?？蓞⒁妶D 5-10 輥鍛型槽系方案圖。768成形輥鍛制坯型槽設計的注意要點是什么?制坯型槽用于分配金屬體積，為成形輥鍛或預成形輥鍛提供毛坯。形狀簡單、 輥鍛道次少的鍛件， 以成形輥鍛件圖作為設計依據(jù)。形狀復雜、輥鍛道次多的鍛件，一般在制坯后要進入預成形輥鍛型槽， 應以預成形毛坯圖作為設計的依據(jù)。 設計成形輥鍛制坯型槽時應注意以下幾點：(1) 毛坯經(jīng)制坯進入預成形或成形型槽時，應有較好的對中性和穩(wěn)定性。

20、(2) 經(jīng)制坯后的毛坯形狀和尺寸應有利于在下道次成形時的金屬填充性。(3) 相鄰區(qū)段形狀和尺寸的差異性。(4) 送料的穩(wěn)定性。769成形輥鍛型槽設計的特點是什么?除終成形型槽或初成形型槽分別按熱鍛件圖或熱輥鍛件圖設計外，設計成形輥鍛型槽時還應首先考慮熱收縮率取值和型槽尺寸確定的特點。熱收縮率應按輥鍛道次數(shù)考慮成形輥鍛時的實際溫度在12 15范圍內(nèi)選取。除寬度尺寸外，要根據(jù)輥鍛時的抬輥量和前滑值相應減少型槽的高度和長度。第三節(jié)楔橫軋770楔橫軋軸類零件的原理是什么?楔橫軋的工作原理如圖5-11 所示，兩個帶楔形模具的軋輥，以相同的方向旋轉(zhuǎn)并帶動圓形軋件旋轉(zhuǎn)， 軋件在楔形孔型的作用下， 軋制成各種

21、形狀的臺階軸。 楔橫軋的變形主要是徑向壓縮軸向延伸。8771楔橫軋軸類零件的工藝特點是什么?楔橫軋是一種高效金屬成形工藝。 它是冶金軋制技術(shù)的發(fā)展， 因為它將軋制等截面的型材，發(fā)展到軋制變截面的軸類零件； 它又是機械鍛壓技術(shù)的發(fā)展， 因為它將整體繼續(xù)塑性成形發(fā)展到局部連續(xù)塑性成形，楔橫軋是工件在回轉(zhuǎn)運動中成形的，所以又稱它為回轉(zhuǎn)成形，也有稱它為特殊鍛造的。由于成形的零件都是回轉(zhuǎn)體軸類零件，故又統(tǒng)稱它為軸類零件軋制。軋制零件與鍛造零件在成形方式上不同，前者與后者比較，具有如下突出優(yōu)點：(1) 工作載荷小。由于是連續(xù)局部成形，工作載荷很小。工作載荷只有一般模鍛的幾分之一到幾十分之一。(2) 設備重

22、量輕。由于工作載荷小，所以設備重量輕、體積小及投資省。(3) 生產(chǎn)率高。一般高幾倍到幾十倍。(4) 產(chǎn)品精度高。產(chǎn)品尺寸精度高、表面粗糙度小，具有顯著的節(jié)材效果。(5) 工作環(huán)境好。沖擊與噪聲都很小，工作環(huán)境顯著改善。(6) 易于實現(xiàn)機械化、自動化生產(chǎn)等。(7) 生產(chǎn)成本低。由于生產(chǎn)效率高，節(jié)省材料及能源，模具壽命高，以及設備折舊費低等，使產(chǎn)品成本平均下降 30左右。楔橫軋技術(shù)也有缺點和局限性，一是，工藝及技術(shù)復雜不易掌握；二是，模具尺寸大，加工較困難；三是，只能生產(chǎn)軸類零件(但可為非軸類零件制坯)。772哪些產(chǎn)品適合楔橫軋工藝生產(chǎn)?由于楔橫軋軸類零件的工藝特點， 它適合于批量大的軸類零件。

23、楔橫軋工藝主要適用于汽車、 拖拉機、 摩托車、內(nèi)燃機等軸類零件毛坯的生產(chǎn)。還可以用它為模鍛件提供比其他鍛造方法更精確的預制毛坯，例如發(fā)動機連桿、五金工具等。已經(jīng)用于：(1) 汽車零件。包括東風、解放、 130、 212、切諾基、夏利、大發(fā)、五十鈴、黃河等汽車上的變速箱一軸、二軸、中間軸、后橋主動軸、轉(zhuǎn)向拉桿與球銷、雙聯(lián)、四聯(lián)齒輪、吊耳軸、半軸等；(2) 拖拉機零件。包括手扶、小四輪及大拖拉機上的變速箱一、二、三、五軸、半軸等；(3) 發(fā)動機與油泵零件。 包括發(fā)動機 l 一 6 缸凸輪軸， 油泵二、 四、六缸凸輪軸及齒輪泵軸等；(4) 其他零件。包括摩托車、自行車、五金工具、電機等機器零件的生產(chǎn)

24、。773楔橫軋階梯軸是怎樣軋出的?楔橫軋階梯軸的成形過程在模具設計上，分為五個區(qū)段： 楔人段、楔人平整段、 展寬段、精整段以及剪切段(圖 5-12) 。下面就每一段的作用與設計計算加以說明：(1) 楔入段 (A 一 B)。楔人段模具孔型的楔尖高度，按阿基米德螺線，由零(模具基圓 )增至楔頂高h 處。9楔入段的作用是實現(xiàn)軋件的咬人與旋轉(zhuǎn)，并將軋件壓成由淺人深的V 形槽，其最深處為 r=r 0 r1。如圖 5-12 中的 II 截面所示。楔頂高 h 與 r 關(guān)系為：h= r+式中： 軋件外徑至軋輥基圓的距離，其數(shù)值一般為0 32rm。楔人段的長度L1 用下式進行計算L =hcot cot 1楔入段

25、成形角與展寬角 的選擇， 主要考慮軋件的旋轉(zhuǎn)條件。 為了簡化模具的設計與加工，常常讓楔入段的成形角與展寬角等于展寬段的數(shù)值。為了防止楔人段軋件不旋轉(zhuǎn)， 除在斜楔面上刻痕外還需要在楔人段開始處的前后基圓面上刻平行于軋輥軸線的刻痕。(2) 楔入平整段 (B C)。楔人平整段模具孔型形狀保持不變，即此段的楔尖高h 不變，展寬角 =0。楔入平整段的作用是將軋件在整個圓周上全部軋成深度為r 的 V 形環(huán)槽，如圖5-12所示的一截面。其目的為改善展寬段開始時的塑性變形。楔人平整段的長度L 2 用下式進行計算：L 2>dK /2一般取 L 2=0 6dK 即保證在二輥楔橫軋機上軋件滾動半圈以上。實踐已

26、經(jīng)證明， 在模具設計中取消這一楔人平整段，對軋制過程的穩(wěn)定與產(chǎn)品的質(zhì)量均無多大影響。取消楔人平整段，不僅可以減少模具的長度，而且簡化了機械加工。楔入平整段與展寬段交接處(圖 5-12 的 C 處 )，由于楔人平整段的展寬角=0，而展寬段的展寬角 為某一角度，若不將模具在此交接處分開是很不好加工的。(3) 展寬段 (C D) 。展寬段模具孔型的楔頂高度不變，但楔頂面與楔底的寬度由窄變寬。展寬段是楔橫軋模具完成變形的主要區(qū)段， 軋件直徑壓縮， 長度延伸這一主要變形是在這里完成的，軋件的這段形狀如圖一截面所示。楔橫軋的主要工藝設計參數(shù)與 ，主要依據(jù)這一段的斷面收縮率等因素確定， 模具10的長度與軋輥

27、的直徑大小也主要受它的影響。展寬段的長度L3 用下式進行計算：L 3=1/2l lcot式中： l1軋件軋后以d1 為直徑部分的長度。楔橫軋的軋制壓力與力矩， 在五個區(qū)段上是不相同的。 在一般情況下， 展寬段的壓力與力矩在這些區(qū)段中是最大的。(4) 精整段 (D E)。精整段模具孔型的楔頂高與楔頂面與楔底的寬度都不變化，即展寬角 =0 。精整段的作用有兩個：一是將軋件在整周上全部軋成所需的尺寸；二是將軋件的全部尺寸精度與表面粗糙度精整后，達到產(chǎn)品的最終要求。軋件在這段的形狀如圖5-12 的一截面所示。精整段的長度L4 用下式進行計算：L 4>dK /2一般取 L 4=0 6 出，即保證在

28、二輥楔橫軋機上軋件滾動半圈以上。由于軋機機座是一個彈性體，軋制時軋制壓力大小是變化的，所以兩個軋輥的軸心間距離、兩個模具間的距離是變化的。軋件在精整段中有一定的壓力，當軋件完成精整并離開模具的一瞬間， 由于壓力突然消失， 兩個軋輥的軸心線將突然靠攏， 將給軋件表面留下軸向壓痕。為此，需在精整段的最后部分設計一個卸載段。(5) 剪切段 (E F)。剪切段的作用是將軋好的軋件切斷。 既可以把切刀放在中間把軋件一切為二或更多件，也可以放在兩頭， 切去多余的料頭。因切刀的壽命低，切刀多單獨做好再固定在模具上。剪切段都放在孔型的最后，與卸載774楔橫軋模具設計的基本原則有哪些?在設計楔橫軋模具時，一般應

29、遵循下述 4 個原則或者條件，即對稱原則、旋轉(zhuǎn)條件、縮頸條件、疏松條件。下面就每一原則加以說明：(1) 對稱原則。楔橫軋模具上的左右兩條斜楔，在工藝上希望完全對稱。這樣，在軋制過程中模具兩邊作用于軋件兩邊的 x、y、z 三個方向力是對稱的， 因而軋件不會由于軸向力不等而竄動，也不會由于軋件兩邊轉(zhuǎn)速不一致而扭曲。如果軸類件本身在長度上就是對稱的， 那么只要在制造上與工藝調(diào)整上加以注意， 就自然地滿足這一對稱軋制原則。但是，多數(shù)軸類件在長度上是不對稱的，為了使作用于軋件兩邊的力符合對稱原則，有4 種解決辦法：第一種， 成對軋制。 將不對稱的兩個軸類件相對在一起軋制。這種辦法不僅將非對稱軸類件變?yōu)橥?/p>

30、全對稱的軋制，并且使軋機的生產(chǎn)率提高一倍，但對某些長軸類件，往往受到模具尺寸的限制而無法采用。第二種，分段對稱軋制。將非對稱軸分段用對稱楔軋制。第三種，長棒料預軋楔軋制。用預軋楔的方法將非對稱軸類件變?yōu)閷ΨQ軋制。第四種，對稱力軋制?？蓪⒆笥覂蓷l斜楔的工藝參數(shù)(成形角 與展寬角)采取不等數(shù)值，使其作用于軋件的力，尤其是軸向力盡可能相等的辦法。(2) 旋轉(zhuǎn)條件。設計楔橫軋模具時，軋件在模具孔型的帶動下能正常地旋轉(zhuǎn)，是楔橫軋必須的先決條件。楔橫軋軋件的整體旋轉(zhuǎn)條件， 由于問題比較復雜， 還寫不出判別式。 建議用最不利截面的旋轉(zhuǎn)條件判別式進行判斷，其判別式為：112tantand1d1dK1D1式中：

31、 d1軋件軋后的直徑；D1軋輥上模具的楔頂直徑；dK 軋件的滾動直徑。從旋轉(zhuǎn)條件判別式中可以看出：1)模具與軋件間的摩擦系數(shù)越大，旋轉(zhuǎn)條件越好，而且是平方關(guān)系的影響。所以增加摩擦系數(shù)是保證旋轉(zhuǎn)條件最重要最有效的因素，為此，在楔橫軋模具的入口處和斜楔面上均刻有平行于軸線刻痕，這樣做可以把熱楔橫軋的摩擦系數(shù)從 02 03 提高到 0350 6。2)模具的成形角、展寬角、軋件的軋后直徑與模具楔頂直徑之比dl D l 越小，旋轉(zhuǎn)條件越好，但這些參數(shù)還受其他重要條件的限制，調(diào)整余地不很大。3)縮頸條件。在設計楔橫軋模具時，應滿足軋件不因軸向力過大將軋件拉細這個條件。軋件不被軸向力PZ 拉細的判別條件為：

32、2PZ<d12/4或p d12 8sin式中： 軋件材料的變形阻力。從上式中可以看出：當軋件的材料、軋制溫度及軋后直徑d1 等確定后，軋件是否會拉細，主要決定于成形角的大小， 角越大越易拉細。當斷面收縮率比較大時，容易產(chǎn)生拉細現(xiàn)象，故成形角應取小的數(shù)值。4)疏松條件。楔橫軋的軋件，由于金屬纖維沿零件的外形連續(xù)分布，晶粒細化等，使軋后零件的質(zhì)量得到提高。實踐與理論都說明：橫軋時， 圓形毛坯在連貫轉(zhuǎn)動中徑向小變形量壓縮時，毛坯除軸向延伸外， 徑向也產(chǎn)生擴展， 因而在毛坯的心部產(chǎn)生拉應力。 當毛坯旋轉(zhuǎn)時， 若軸向阻力過大；毛坯橫向擴展積累， 心部的拉應力增加， 當達到材料強度極限時， 心部就出

33、現(xiàn)超過允許級別的疏松甚至空腔，這是不允許的。所以，在設計楔橫軋模具時，為避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，應作如下考慮：1)斷面收縮率小時，容易產(chǎn)生疏松。因為小時，變形不易透人中心，多是表面變形，故軸向變形小而橫向變形大，形成較大的心部拉應力。2)成形角小時，容易產(chǎn)生疏松。因為口小時，斜楔給毛坯的軸向拉力小，軸向變形小，易造成較大的橫向變形，形成較大的心部拉應力。3)展寬角過小時， 相當于徑向壓下量過小與同一位置拉壓次數(shù)增加，容易產(chǎn)生橫向變形及心部的較大拉應力。當展寬角過大(特別是在曲較小)時毛坯表面金屬不容易碾軋出去，這部分多余金屬在孔型頂面反復揉搓下， 毛坯心部產(chǎn)生較大的拉力。 以上兩種情況都容易產(chǎn)生疏

34、松。775楔橫軋階梯軸的內(nèi)直角臺階是怎樣軋出的?在楔橫軋的產(chǎn)品中，經(jīng)常遇到帶內(nèi)直角臺階的階梯軸，如圖5-13 所示，對這類零件，在設計模具時， 都存在一個軋齊曲線問題。 即模具的孔型按軋齊曲線設計與加工才能軋出內(nèi)直角的臺階軸。12如果模具孔型設計不按軋齊曲線進行設計加工，而按如圖5-14 所示的AB 斜線一直寬展到內(nèi)直角，點，然后從 I 點過渡到 D 點，這樣的設計與加工雖然簡單，但軋不出帶內(nèi)直角的階梯軸，而是帶螺紋的錐體。所以，在設計模具孔型時，不能以BID 這條折線，而以斜面A B與垂直面BB的交點形成的曲線，即這條曲線軋齊曲線才能軋出內(nèi)直角的階梯軸。776楔橫軋階梯軸模具設計工藝參數(shù)有哪

35、些?楔橫軋階梯軸模具設計工藝參數(shù)主要有：斷面收縮率、成形角 和展寬角。下面就每一參數(shù)的作用加以說明：(1) 斷面收縮率 (又稱斷面壓縮率 )，是楔橫軋中一個基本工藝參數(shù)。斷面收縮率 為軋件前面積凡減去軋后面積 F1 與軋前面積之比，即13F0 F1d02d1 221d1F0d02d0式中： d0軋件軋前直徑；d1軋件軋后直徑。楔橫軋一次的斷面收縮率一般應小于 75，否則容易產(chǎn)生軋件的不旋轉(zhuǎn)，螺旋縮頸甚至拉斷等問題。如果軸類件產(chǎn)品直徑相差很大，斷面收縮率大于 75，一般采用在同一軋輥模具上兩次楔入軋制，即每次楔人軋制的壓縮率小于75，兩次總壓縮率大于75的方法；在個別情況下，可采用局部堆積(毛坯

36、直徑增大 )軋制的方法使 大于 75 o需要指出的是，斷面收縮率小于 35時，若工藝設計參數(shù)選擇不當，不但軋制尺寸精度不易保證，而且容易出現(xiàn)軋件中心疏松等缺陷。因為過小時，金屬只產(chǎn)生表面變形，軸向沒有或基本沒有變形，多余的金屬在模具間反復揉搓，中心產(chǎn)生拉應力與反復剪應力使中心破壞所致。 對于小的斷面收縮率 ，為避免中心疏松應該選擇小的展寬角與大的成形角。所以說，楔橫軋最有利的斷面收縮率為：=50 65。在這個范圍的斷面收縮率，可以選擇較大展寬角軋制。(2) 成形角 是楔橫軋模具設計兩個最重要、最基本的工藝設計參數(shù)之一。成形角 對軋件的旋轉(zhuǎn)條件、 縮頸條件以及軋制壓力與力矩都有顯著的影響。一般情

37、況下， 角越大 角越大、旋轉(zhuǎn)條件越差，容易產(chǎn)生縮頸，但中心疏松條件改善。根據(jù)理論與實踐，成形角大多在以下范圍內(nèi)選擇：18° 34°斷面收縮率 不同時，成形角應選擇不同的數(shù)值。理論與實踐告訴我們，一般情況下，西越大，越容易產(chǎn)生縮頸和不旋轉(zhuǎn)問題，而不易發(fā)生中心疏松，故應選擇較小值。(3) 展寬角 與成形角 一樣，是楔橫軋模具設計中最重要、最基本工藝設計參數(shù)。展寬角 對軋件的旋轉(zhuǎn)條件、 疏松條件、縮頸條件以及軋制壓力與力矩都有顯著的影響。一般情況下， 角越大，旋轉(zhuǎn)條件越差，容易產(chǎn)生螺旋縮頸，軋制壓力與力矩增加，但中心疏松條件改善。根據(jù)理論與實踐，展寬角大多在以下范圍內(nèi)選擇：4&#

38、176; 12°為了減少模具的長度，在模具設計時在允許的條件下應盡可能選取較大的角。斷面收縮率對展寬角的影響比較復雜，一般情況是：當>70時，應該選擇較小的 值，否則容易產(chǎn)生縮頸；當<35 時，也應該選擇較小的值，否則容易產(chǎn)生疏松。需要指出， 對于塑性較差的材料，以及工藝上需要較低溫度軋制的碳鋼或低合金鋼，軋制較小直徑的軋件，由于溫降快，塑性較差時，在選擇展寬角時，應選擇較小數(shù)值。777楔橫軋機的基本類型有哪些?在國外與國內(nèi)只有三種基本類型的楔橫軋機，如圖 5-15 所示：單輥弧形式 (簡稱弧形式 )、輥式和板式楔橫軋。14778弧形式楔橫軋機的特點是什么?弧形式楔橫軋機

39、的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、設備造價低。它與輥式楔橫軋機相比較， 只需驅(qū)動一個軋輥， 可以省掉將一個傳動轉(zhuǎn)換為兩個同向轉(zhuǎn)動的分齒機 (又稱齒輪座 ) 部分，以及萬向接軸、相位調(diào)整機構(gòu)等。它與板式軋機相比較，沒有空行程及往返時的慣性載荷，故生產(chǎn)率高，每分鐘能生產(chǎn)10 25 個 (對 )產(chǎn)品。但是，這種類型的軋機存在下述缺點：(1) 由于軋件作行星運動，無法施加導板，軋制過程中軋件容易歪斜而卡住，尤其是非對稱復雜零件更容易發(fā)生，此外產(chǎn)品精度也難以控制。(2) 其中一支楔形模具為內(nèi)弧形，加工制造相當困難。(3) 軋機的工藝調(diào)整困難，尤其是徑向與喇叭口的調(diào)整很難實施，故工藝不易穩(wěn)定等。由于該類型軋機

40、存在上述較嚴重的缺點，因而無論國內(nèi)、國外都應用較少。主要用于那些尺寸不大、形狀較簡單產(chǎn)品的生產(chǎn)。779輥式楔橫軋機的特點是什么?輥式楔橫軋機是三種類型軋機中應用最廣泛的。它的主要優(yōu)點如下：(1) 生產(chǎn)率高，一般為 6 25 個 (對 ) min 。(2) 設有導板裝置。上下兩個軋輥軋制時，左右有兩個導板控制軋件。這樣，不僅可以防止軋件歪斜， 保證軋制過程的穩(wěn)定， 而且可以有效地控制產(chǎn)品的尺寸精度，有利于精密楔橫軋工藝的實現(xiàn)。(3) 一般都設有徑向、軸向、相位及喇叭口調(diào)整機構(gòu)，能方便、準確地實現(xiàn)工藝調(diào)整等。輥式楔橫軋機的缺點是：設備結(jié)構(gòu)龐大、重量大、占地面積大；模具加工需要大型機床等。輥式楔橫軋

41、機按軋輥配置分為立式與臥式。 立式楔橫軋機與臥式楔橫軋機比較具有占地面積小，進出料方便，導板裝卸容易等優(yōu)點。所以，國內(nèi)外多采用立式楔橫軋機，只是在小型楔橫軋上采用臥式的。780板式楔橫軋機的特點是什么?板式楔橫軋機， 與弧形式及輥式楔橫軋機比較， 最突出的優(yōu)點是模具制造比較容易， 由于它是平板的，只需一般的刨床或銑床就可以完成。板式楔橫軋機，由于是往復運動，有空行程，與輥式、弧形式比生產(chǎn)率是最低的，一般為 4 10 個 (對 )min 。此外，板式軋機還存在無法施加導板，以及調(diào)整比較困難等缺點。板式楔橫軋機有兩種形式： 一種為兩個平板水平布置， 另一種為兩個平板垂直地面布置。垂直與平行布置相比

42、較， 前者高但占地面積小， 軋件上脫落的氧化鐵皮不會掉在平板上影響軋件的表面質(zhì)量。781楔橫軋坯料加熱方式主要有哪些?15楔橫軋坯料加熱方式目前主要有中頻爐感應加熱、煤氣爐加熱、 煤爐加熱方式。 中頻爐感應加熱方式普遍被采用，因為它與燃料加熱比較，優(yōu)點為：不容易發(fā)生過熱與過燒，產(chǎn)品質(zhì)量有保證；氧化鐵皮損失?。簧a(chǎn)機動靈活；生產(chǎn)環(huán)境好以及節(jié)省人力與地方；容易實現(xiàn)機械化、自動化生產(chǎn)等。782楔橫軋專業(yè)化工廠有哪些主要工藝流程?楔橫軋專業(yè)化工廠主要工藝流程如下：長棒科 定尺下料 加熱 軋制 空冷 正火 拋丸 矯直 檢驗下面就每一工序的作用加以說明：(1) 長棒料。從冶金廠來的棒料一般長度為 4 6m

43、，到廠后應經(jīng)檢驗，主要內(nèi)容包括：化學成分、直徑公差及橢圓度、表面有無缺陷，中心疏松級別等。(2) 定尺下料。 按照零件毛坯體積(加燒損 )加上料頭損失為下料體積進行定尺下料。用剪斷機下料的優(yōu)點是生產(chǎn)率高、 在斷口處無材料損失， 缺點是剪口有馬蹄形。 故這種下料只能用于產(chǎn)品兩頭需軋細并去掉料頭的產(chǎn)品。 用帶式鋸下料雖然有切口損失， 但由于切口質(zhì)量好，是楔橫軋車間主要下料方式。(3) 加熱。楔橫軋車間理想的加熱方法為電感應加熱。它與燃料加熱比較，優(yōu)點為不容易發(fā)生過熱與過燒， 產(chǎn)品質(zhì)量有保證；氧化鐵皮損失??； 生產(chǎn)機動靈活；生產(chǎn)環(huán)境好以及節(jié)省人力與地方； 容易實現(xiàn)機械化，自動化生產(chǎn)等。 所以，凡有條

44、件的工廠都應采用中頻電感應加熱。(4) 軋制。軋制是楔橫軋軸類零件的主要工序。軸類零件的成形工藝在這里完成，所以也是整個生產(chǎn)流程的中心環(huán)節(jié)。對于碳素鋼和低合金鋼，一般軋制溫度為1000 1200。對利用楔橫軋工藝制坯，緊接著模鍛成形零件(如生產(chǎn)發(fā)動機連桿)，一般取較高的溫度軋制，沒有特殊要求的取較低的溫度軋制。軋機的生產(chǎn)率一般為每分鐘6 12 件 (或?qū)?)。(5) 空冷。多數(shù)軋件采用軋后空冷?？绽浣?jīng)檢驗后就可以向用戶交貨，也有需要正火狀態(tài)交貨的，大多采用空冷后，再加熱經(jīng)正火后交貨的，但也有采用軋后余熱正火的。(6) 正火。一般采用臺車式電阻正火爐進行軸類零件毛坯的正火處理。正火的主要目的是得

45、到符合切削加工的硬度 (一般 HB190 220)；符合晶粒度等內(nèi)部組織的要求以及消除零件的內(nèi)應力等。(7) 拋丸清理。軸類零件毛坯多采用拋丸清理。其主要目的一是清除軋制、正火后軋件表面形成的氧化鐵皮及其他缺陷 (皺紋、毛刺等 )，減少在切削加工中刀具的磨損；二是顯露軋件表面缺陷，為檢查軋件質(zhì)量提供條件。(8) 矯直。對于楔橫軋軸類件，尤其是細長的軸類件，在加熱、軋制、冷卻以及正火處理中， 免不了有彎曲變形，所以通常需要矯正工序。一般做法是，在小型壓力機的工作臺上墊上 V 形鐵，靠人工操作將冷下的軋件矯直。(9) 檢驗。軋件質(zhì)量檢驗的目的在于保證產(chǎn)品質(zhì)量符合鍛件的技術(shù)標準。其檢驗的內(nèi)容包括：尺

46、寸與幾何形狀、表面質(zhì)量、內(nèi)部質(zhì)量、力學性能與化學成分等。第四節(jié)斜軋783斜軋零件的原理是什么?螺旋孔型斜軋(簡稱斜軋 )的工作原理如圖5-16 所示，兩個帶螺旋孔型的軋輥，其軸心線相互交叉，軋輥以相同方向旋轉(zhuǎn)并帶動圓形軋件即旋轉(zhuǎn)又前進，軋件在螺旋孔型的作用下，成形回轉(zhuǎn)體零件毛坯。斜軋的變形主要是直徑壓縮軸向延伸。16784斜軋零件的特點是什么?孔型斜軋是一種高效金屬成形工藝。它是冶金軋制技術(shù)的發(fā)展，因為它將軋制等截面的型材， 發(fā)展到軋制變截面的軸類零件；它又是機械鍛壓技術(shù)的發(fā)展，因為它將整體斷續(xù)塑性成形， 發(fā)展到局部連續(xù)塑性成形。孔型斜軋是工件在回轉(zhuǎn)運動中成形的，所以又稱它為回轉(zhuǎn)成形， 也有稱

47、它為特殊鍛造的。 由于成形的零件都是回轉(zhuǎn)體軸類零件， 故又稱它為軸類零件軋制。螺旋孔型斜軋與常規(guī)的成形工藝鑄造、鍛造和切削等相比，有以下優(yōu)點：(1) 單機生產(chǎn)率高。軋輥每轉(zhuǎn)一圈生產(chǎn)一個產(chǎn)品(單頭 )或多個產(chǎn)品 (多頭 )。軋輥轉(zhuǎn)速一般為 40 500rmin ，即每分鐘生產(chǎn)40 3000 個產(chǎn)品。與鍛造相比生產(chǎn)率提高5 20 倍。(2) 材料利用率高。斜軋的材料利用率一般為80以上，目前精密斜軋可達95以上，即可達到少切削無切削的目的。(3) 產(chǎn)品質(zhì)量高。 一是斜軋產(chǎn)品金屬流線沿產(chǎn)品軸線保持連續(xù)( 無切削斷頭 )；二是軋后晶粒細化。因而產(chǎn)品的力學性能提高，某些斜軋產(chǎn)品的靜載強度較之切削產(chǎn)品提高了3050。(4) 勞動條件改善。斜軋無沖擊、少噪聲，軋件的成型、精整、切斷等工序均在孔型中連續(xù)自動完成， 加上進出料容易實現(xiàn)自動化， 因而改善了勞動條件， 降低了工人的勞動強度。(5) 產(chǎn)品成本降低。由于是連續(xù)局部成形，工作載荷很小。工作載荷只有一般模鍛的幾分之一到幾十分之一， 設備重量輕、 體積小及投資省等。 斜軋軋輥的壽命比鍛模的壽命長520 倍，同時可以大幅度減少生產(chǎn)人員、設備臺數(shù)、占地面積，故大幅度降低成本等?？仔托避埖娜秉c是： 一是只能生產(chǎn)回轉(zhuǎn)體零件； 二是模具設計