楔橫軋技術(shù)的發(fā)展與展望

1、.：.；楔橫軋技術(shù)的開(kāi)展與展望1.楔橫軋技術(shù)的開(kāi)展歷史1.1楔橫軋的任務(wù)原理及特點(diǎn)用兩個(gè)裝在同向旋轉(zhuǎn)的軋輥上的楔形模具，在楔形模具的楔形凸起的作用下帶動(dòng)軋件旋轉(zhuǎn)，并使毛坯產(chǎn)生延續(xù)部分小變形，最終軋制成楔形孔型的各種臺(tái)階軸。楔橫軋的變形主要是徑向緊縮，軸向延伸。 圖1 楔橫軋?jiān)韴D2 楔橫軋方式楔橫軋工藝特點(diǎn):1)具有高的消費(fèi)效率:消費(fèi)效率可達(dá)10件/分鐘；2)資料利用率高:資料利用率可達(dá)90%以上； 3模具壽命高:模具壽命是模鍛工藝模具壽命的10倍以上；4產(chǎn)質(zhì)量量好:產(chǎn)品精度可達(dá)鋼質(zhì)模鍛件國(guó)家規(guī)范中的精細(xì)級(jí)，直徑方向可達(dá)0.3mm長(zhǎng)度方向0.5mm。 HYPERLINK file/G:楔橫軋成

2、型技術(shù)新建文件夾1.2.ppt t _parent 1.2楔橫軋零件的運(yùn)用楔橫軋工藝主要適用于帶旋轉(zhuǎn)體的軸類零件的消費(fèi)，如汽車、遷延機(jī)、摩托車、內(nèi)燒機(jī)等變速箱中的各種齒輪軸、發(fā)動(dòng)機(jī)中的凸輪軸、球頭銷等。它不僅可以替代粗車工藝來(lái)消費(fèi)各種軸類另件、而且亦可以為各種模鍛零件提供精細(xì)的模鍛毛坯。普通一種產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)規(guī)模批量應(yīng)到達(dá)年產(chǎn)7萬(wàn)件以上.。 圖3.楔橫軋軋件 HYPERLINK file/G:楔橫軋成型技術(shù)新建文件夾1.3.ppt t _parent 1.3開(kāi)展歷程早在十九世紀(jì)，人們就開(kāi)場(chǎng)討論用楔橫軋的方法消費(fèi)軸類零件，但是由于當(dāng)時(shí)技術(shù)的限制不斷使此項(xiàng)工藝未能用于消費(fèi)。直到上世紀(jì)六十年代，隨著捷克

3、斯洛伐克在萊比錫國(guó)際博覽會(huì)上的展出，才引起了世界各國(guó)科學(xué)任務(wù)者的廣泛注重，從而使楔橫軋技術(shù)成為世界上眾所周知的軸類零件加工新工藝。 之后，英德日本以及前蘇聯(lián)等國(guó)相繼對(duì)此技術(shù)進(jìn)展開(kāi)發(fā)研討，不僅從其變形機(jī)理，而且在工藝參數(shù)、配備上也進(jìn)展了廣泛的實(shí)驗(yàn)研討，獲得了一定的成果，并不斷運(yùn)用于工業(yè)消費(fèi)之中。目前，國(guó)外用楔橫軋工藝消費(fèi)的軸類另件己達(dá)百種，其工藝配備也得到了長(zhǎng)足開(kāi)展 我國(guó)從1963年起，國(guó)內(nèi)幾所大學(xué)及科研院所就開(kāi)場(chǎng)進(jìn)展了這方面的討論與實(shí)驗(yàn)任務(wù)，直到上世紀(jì)七十年代初才獲得了汽車球頭銷的楔橫軋工藝的初步勝利。到八十年代未九十年代初，象木鑿、五金扳手毛坯等較簡(jiǎn)單零件才逐漸用于工業(yè)消費(fèi)。隨著對(duì)楔橫軋技術(shù)

4、的不斷深化研討、使此項(xiàng)技術(shù)得到了不斷開(kāi)展，從而也使其越來(lái)越得到了工業(yè)企業(yè)的廣泛注重。 目前，國(guó)內(nèi)至少建立了幾十條楔橫軋消費(fèi)線，用此工藝消費(fèi)的零件也有近百種，如汽車齒輪箱中的一軸、二軸、中間軸，發(fā)動(dòng)機(jī)中的凸輪軸等零件以及為連桿、汽車半軸提供精細(xì)鍛坯等。 2.楔橫軋?jiān)O(shè)備的種類及構(gòu)造特點(diǎn) HYPERLINK file/G:楔橫軋成型技術(shù)新建文件夾2.1.ppt t _parent 2.1楔橫軋?jiān)O(shè)備的種類目前，國(guó)內(nèi)外有近十幾種規(guī)格型號(hào)的楔橫軋?jiān)O(shè)備，但其根本類型如下圖.。 弧方式楔橫軋機(jī) 部件雙輥式楔橫軋機(jī) 板式楔橫軋機(jī) 圖4 楔橫軋機(jī)根本類型2.1.1弧方式楔橫軋機(jī) 弧方式楔橫軋機(jī)主要特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、

5、分量輕、造價(jià)低，只需驅(qū)動(dòng)一個(gè)軋輥，而不需分速機(jī)構(gòu)以及萬(wàn)向聯(lián)軸器、相位調(diào)整機(jī)構(gòu)等。但是由于該機(jī)構(gòu)具有無(wú)法加導(dǎo)向板、工藝調(diào)整困難、不易穩(wěn)定致使產(chǎn)品精度難以控制以及一支內(nèi)弧形的楔形模具不易加工制造等嚴(yán)重缺陷，因此此種類型軋機(jī)運(yùn)用較少。2.1.2雙輥式楔橫軋機(jī) 雙輥式楔橫軋機(jī)由于具有消費(fèi)效率高、調(diào)整方便、工藝穩(wěn)定以及模具加工制造相對(duì)容易等特點(diǎn)，是運(yùn)用最為廣泛的楔橫軋機(jī)。此種軋機(jī)國(guó)外以捷克型和前蘇聯(lián)型為典型代表。 2.1.3板式楔橫軋機(jī) 板式楔橫軋機(jī)是依托兩個(gè)裝有楔形模具的軋板做往復(fù)相向運(yùn)動(dòng)從而使軋件軋制成形的一種軋機(jī)，這種軋機(jī)其突出特點(diǎn)是模具制造容易。其驅(qū)動(dòng)方式多為液壓傳動(dòng)，因此具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低

6、。 HYPERLINK file/G:楔橫軋成型技術(shù)新建文件夾2.2.ppt t _parent 2.2雙輥式楔橫軋?jiān)O(shè)備2.2.1前蘇聯(lián)型 型為分體式楔橫軋機(jī)，機(jī)架為開(kāi)式，機(jī)架蓋靠拉桿及斜楔與機(jī)架銜接，減速機(jī)靠萬(wàn)向聯(lián)軸器與主機(jī)連在一同，因此占地面積大，無(wú)制動(dòng)器離合器。它主要用于軋制大中型軸類另件。 圖5 型楔橫軋機(jī)表1 型楔橫軋機(jī)主要參數(shù)1 規(guī)格參數(shù)JI-650JI-800JI-1000軋輥直徑/6508001000軋輥長(zhǎng)度/mm600750750軋件最大直徑/mm5080100軋件最大長(zhǎng)度/mm550700700軋輥轉(zhuǎn)速/r.min-118.502314電機(jī)功率/kW5580100軋機(jī)分量/

7、152532外形尺寸長(zhǎng)X寬X高/m3.5X1.8X2.44.9X3.0X3.47.0X3.0X3.42.2.2捷克型軋機(jī)主要特點(diǎn)是構(gòu)造緊湊、占地面積小、帶有離合器和制動(dòng)器調(diào)整方便，便于與模鍛成型配線運(yùn)用。 2.2.3型分體式雙輥楔橫軋機(jī)。 這種軋機(jī)的任務(wù)機(jī)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是分開(kāi)的，中間經(jīng)過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸器結(jié)合。沒(méi)有安裝離合器，因此機(jī)器只需延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式，多進(jìn)展正面上料；經(jīng)過(guò)變頻調(diào)速也可進(jìn)展軸向送料。調(diào)整任務(wù)軋輥端部機(jī)構(gòu)，可以方便的實(shí)現(xiàn)軸向和相位的調(diào)整。任務(wù)機(jī)構(gòu)機(jī)身多為鑄鋼構(gòu)造并加預(yù)應(yīng)力安裝，故機(jī)身剛度大，軋件尺寸準(zhǔn)確，該機(jī)還據(jù)有構(gòu)造簡(jiǎn)單、維護(hù)檢修方便等優(yōu)點(diǎn)。但由于構(gòu)造分置、占地面積大，因此不太適宜與模鍛

8、消費(fèi)線配套運(yùn)用。該種軋機(jī)在我國(guó)運(yùn)用普遍，其主要用于消費(fèi)各種汽車臺(tái)階軸等。 圖6 100型雙輥楔橫軋機(jī)表2 型楔橫軋機(jī)主要參數(shù)1 規(guī)格參數(shù)3510055軋輥直徑/6001000600軋輥長(zhǎng)度/mm400800500軋件最大直徑/mm4010055軋件最大長(zhǎng)度/mm320750450軋輥轉(zhuǎn)速/r.min-110150986電機(jī)功率/kW40/6015855軋機(jī)分量/9.445外形尺寸長(zhǎng)X寬X高/m6.5X1.5X3.26.4X3.3X3.82.95X1.69X2.86圖7 型分體兩輥式楔橫軋機(jī)表3 型軋機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)5規(guī)格參數(shù)H500H630H800H1000H1200軋輥中心距/mm52066

9、0800-850980106011601250軋輥直徑/500630/70080010001200軋輥長(zhǎng)度/mm4505007008001200軋件最大直徑/mm3030/5080100120軋件最大長(zhǎng)度/mm4004506008001000軋輥轉(zhuǎn)速r.min-112/158/126/966軋輥相位角調(diào)整量/33333電機(jī)功率/kW30406095150軋機(jī)分量/693448752.2.4D46系列整體兩輥式楔橫軋機(jī) D46系列軋機(jī)的任務(wù)機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)合為一體。因此具有構(gòu)造緊湊、外形美觀占地面積小等特點(diǎn)。由于裝有制動(dòng)器和離合器，可實(shí)現(xiàn)延續(xù)、半自動(dòng)單次及調(diào)整等任務(wù)方式；經(jīng)過(guò)上置式蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，上

10、軋輥可實(shí)現(xiàn)上下直線挪動(dòng)以調(diào)理軋輥間距。下軋輥經(jīng)過(guò)齒輪箱中的相位調(diào)整機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以調(diào)整模具的相位；軋機(jī)據(jù)有的超負(fù)荷維護(hù)安裝可實(shí)現(xiàn)機(jī)器的平安維護(hù)。該種軋機(jī)不僅可以軋制各種大中型軸類零件，而且還可以做為模鍛消費(fèi)線上的制坯設(shè)備，為模鍛工序提供準(zhǔn)確毛坯圖8 整體兩輥式楔橫軋機(jī)表4 D46系列軋機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)5規(guī)格參數(shù)D46-315D46-400D46-500D46-630D46-800D46-1000D46-1250軋輥中心距/mm31540050063080010001250軋輥直徑/250320400500630780980軋輥長(zhǎng)度/mm2503004005006508001200軋件最大直

11、徑/mm1525355080100130軋件最大長(zhǎng)度/mm2302803504506007501100軋輥轉(zhuǎn)r.min-112/1612/1610/1410/148/126/106/10軋輥中心距調(diào)整量/mm8101215202530軋輥相位角調(diào)整量/3電機(jī)功率kW7.515152222303045557575110110160圖9 D46整體兩輥式楔橫軋機(jī) HYPERLINK file/G:楔橫軋成型技術(shù)新建文件夾2.3.ppt t _parent 2.3平板式楔橫軋?jiān)O(shè)備板式楔橫軋機(jī)是依托兩個(gè)裝有楔形模具的軋板做往復(fù)相向運(yùn)動(dòng)從而使軋件軋制成形的一種軋機(jī)，這種軋機(jī)其突出特點(diǎn)是模具制造容易。其驅(qū)

12、動(dòng)方式多為液壓傳動(dòng)，因此具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低圖10 德國(guó)立式板式楔橫軋機(jī) 圖11白俄羅斯臥式板式楔橫軋機(jī) 47系列平板式楔橫軋機(jī) 47系列軋機(jī)是程度放置的，即在機(jī)架中裝有上、下兩個(gè)程度放置且任務(wù)面相向的平板軋板，由油缸和齒輪、齒條機(jī)構(gòu)帶動(dòng)兩個(gè)軋板作左右相向往復(fù)運(yùn)動(dòng),其中一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)為任務(wù)行程，另一個(gè)為空行程。如圖9所示。由于程度放置，可以不加導(dǎo)板，故適宜軋制較細(xì)小軋件；模具由分段組合式平板軋模組成，故加工簡(jiǎn)單，可整體率火，模具壽命高。但由于該機(jī)為液壓傳動(dòng)，帶有較大的液壓站，并和主機(jī)分開(kāi)放置，故占地面積較大，并且有上下軋板間距調(diào)整較為困難，修模不方便等缺陷。目前我國(guó)運(yùn)用的平板軋機(jī)最大軋件直徑不

13、超越60。 表5 D47系列軋機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)規(guī)格 參數(shù)D47-25X300D47-32X350D47-50X450D47-63X550可軋坯料最大直徑/mm25325063可軋工件最大長(zhǎng)度/mm300350450550軋板任務(wù)部分寬度/mm350430600780軋板長(zhǎng)度/mm1000125016002000軋板間間隔 /mm6080100130軋板間距調(diào)整量/mm15152025油缸行程/mm1060132016802140任務(wù)次數(shù)/r.min-1131186電機(jī)功率kW22302X22圖12 47系列平板式楔橫軋機(jī)3.楔橫軋工藝參數(shù)及模具設(shè)計(jì) HYPERLINK file/G:楔橫軋成型

14、技術(shù)新建文件夾3.1.ppt t _parent 3.1楔橫軋工藝的主要參數(shù)楔橫軋變形是在模具壓力作用下，從軋件與模具接觸的外表開(kāi)場(chǎng)的，隨著壓下量的添加，塑性變形不斷向里浸透，直到內(nèi)部也產(chǎn)生塑性變形。隨著模具的旋轉(zhuǎn)，這樣的變形將在軋件的整個(gè)斷面上延續(xù)。楔橫軋變形在軸向方向隨著楔形的展寬逐漸挪動(dòng)，軋件中部在楔入開(kāi)場(chǎng)時(shí)為變形區(qū)，隨后變形區(qū)一分為二，中間段變?yōu)橐炎冃螀^(qū)，并逐漸擴(kuò)展。圖12軋制成行過(guò)程楔展角 :是指兩個(gè)成形楔之間的夾角，通常用表示 412成形角 ：是指成形面與基面之間的程度夾角,通常用表示。1535斷面縮減率： 式中，d0和d1分別為軋件原始直徑與思后直徑。一次軋制斷面縮減率應(yīng)小于75

15、%。對(duì)于產(chǎn)品直徑差較大，75%時(shí)，應(yīng)思索分兩次成形，這兩次成形可在軋機(jī)旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)同時(shí)完成。 軋件旋轉(zhuǎn)條件 摩擦系數(shù) 截齊曲線 HYPERLINK file/G:楔橫軋成型技術(shù)新建文件夾3.2.ppt t _parent 3.2楔橫軋工藝主要產(chǎn)生的軋制缺陷軋件內(nèi)部產(chǎn)陌生松與空洞(曼內(nèi)斯?jié)M效應(yīng)):這主要是由于軋制工藝的參數(shù)不適宜,并且軋制過(guò)程中軋件內(nèi)部的組織反復(fù)受交變應(yīng)力的影響等引起這是軋件的最嚴(yán)重缺陷，是不允許的端頭凹心軋件拉縮、拉細(xì)軋件外表產(chǎn)生螺旋痕 HYPERLINK file/G:楔橫軋成型技術(shù)新建文件夾3.3.ppt t _parent 3.3楔橫軋模具的設(shè)計(jì)及加工3.3.1模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

16、 軸向力平衡 模具作用到工件上的軸向力應(yīng)平衡，確保工件不產(chǎn)生左右竄動(dòng)。對(duì)稱軋制可實(shí)現(xiàn)軸向力平衡。非對(duì)稱工件盡量?jī)杉煌尚?，可?shí)現(xiàn)對(duì)稱軋制并提高消費(fèi)率。如無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)稱軋制時(shí)應(yīng)適當(dāng)設(shè)計(jì)模具使軸向力接近平衡。 滿足旋轉(zhuǎn)條件 工件旋轉(zhuǎn)是實(shí)現(xiàn)楔橫軋的必要條件。影響工件旋轉(zhuǎn)的有模具幾何參數(shù)和模具與工件間的摩擦系數(shù)等要素。其中摩擦系數(shù)的影響最大。增大摩擦有利于工件旋轉(zhuǎn)，模具成形面粗糙化是使工件旋轉(zhuǎn)的最有效手段。 不產(chǎn)生拉縮 保證成構(gòu)成過(guò)程中不因軸向力過(guò)大而使軋件出現(xiàn)拉縮，產(chǎn)生細(xì)頸。變形量過(guò)大，成形角和楔展角過(guò)大都使軸向力過(guò)大，易于產(chǎn)生拉縮景象。內(nèi)部不產(chǎn)陌生松 軋制時(shí)易出現(xiàn)的曼乃斯曼效應(yīng)即產(chǎn)陌生松應(yīng)予以注重

17、。綜合思索工藝參數(shù)與變形參數(shù)的組合，可有效的防止出現(xiàn)疏松。3.3.2模具的加工模具的資料：5CrMnMo 5CrNiMo ZG55熱處置要求：調(diào)質(zhì)處置，硬度HRC3036模具壽命：一次修模20萬(wàn)次，可修23次傳統(tǒng)加工:普通車床 :經(jīng)過(guò)選擇掛輪來(lái)獲的所要求的螺距。數(shù)控車床:現(xiàn)代加工方法：二維設(shè)計(jì) 三維外型生成加工代碼數(shù)控加工中心4.楔橫軋技術(shù)的開(kāi)展展望 HYPERLINK file/G:楔橫軋成型技術(shù)新建文件夾4.2.ppt t _parent 4.1工藝技術(shù)的開(kāi)展4.4.1進(jìn)一部研討軋件在軋制過(guò)程中的受力模型以及金屬在軸向轉(zhuǎn)移規(guī)律與工藝參數(shù)之間的關(guān)系，為多楔軋制以及偏心軋制提供實(shí)際根據(jù)。4.4

18、.2楔橫軋模具設(shè)計(jì)的CAD技術(shù)的運(yùn)用 利用開(kāi)發(fā)的楔橫軋模具設(shè)計(jì)的CAD軟件,不僅使模具的設(shè)計(jì)變的簡(jiǎn)單，而且還可獲的三維圖形，生成加工代碼，可直接輸入到數(shù)控加工中心，進(jìn)展模具的加工，這樣可極大的提高設(shè)計(jì)和加工效率。圖13 楔橫軋二維模具工程圖 圖14 楔橫軋三維模具圖 4.4.3楔橫軋工藝數(shù)值模擬與物理模擬利用有限元技術(shù)，對(duì)楔橫軋工藝可進(jìn)展數(shù)值模擬以得到軋件內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)信息，不同工藝參數(shù)對(duì)應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的影響。這對(duì)于認(rèn)識(shí)楔橫軋工藝過(guò)程中資料的流動(dòng)規(guī)律，優(yōu)化模具參數(shù)設(shè)計(jì)提供了實(shí)際根據(jù)和設(shè)計(jì)指點(diǎn)。圖15 楔橫軋成型過(guò)程模擬圖 HYPERLINK file/G:楔橫軋成型技術(shù)新建文件夾4.1.ppt

19、t _parent 4.2設(shè)備的開(kāi)展4.4.1設(shè)計(jì)新 機(jī)器構(gòu)造，滿足軋件不同要求。如平板式楔橫軋模由于其加工簡(jiǎn)單只需傳統(tǒng)刨銑工序越來(lái)越遭到人們的注重，因此，改良目前平板軋機(jī)的功能構(gòu)造，應(yīng)是當(dāng)務(wù)之急。采用斜楔式蝸輪蝸桿構(gòu)造，以實(shí)現(xiàn)軋板間距的調(diào)整；實(shí)現(xiàn)上軋板可移出式構(gòu)造可方便修模；采用雙工位軋模布置構(gòu)造，以防止空行程，提高消費(fèi)率；使兩軋板垂直放置或成45角方置，不盡有利于氧化皮的去除，而且有利于出料。平板楔橫軋機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵是保證兩軋板絕對(duì)同步、間隙調(diào)整方便而構(gòu)造不易復(fù)雜。4.4.2完善功能部件，提高產(chǎn)品的整體性能。目前所開(kāi)發(fā)的楔橫軋?jiān)O(shè)備，根本具備了楔橫軋工藝對(duì)設(shè)備的要求，如為了保證軋件徑向尺寸，兩軋輥間距可以調(diào)整，為了使上下模具型槽一致，可以調(diào)整軋輥相位