第五章 旋轉(zhuǎn)成型機(jī)

第五章旋轉(zhuǎn)成型機(jī)械2011.11.15旋轉(zhuǎn)成形機(jī)械是指機(jī)器的工作部分或成形件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使金屬材料經(jīng)過(guò)塑性變形而得到所需要的形狀和尺寸的鍛壓機(jī)械。一、旋轉(zhuǎn)成形機(jī)械的特點(diǎn)（1）所需要的力能較小。（2）適用于軸對(duì)稱件、普通鍛壓設(shè)備難成形的工件。（3）旋轉(zhuǎn)成形的工件大多屬于少、無(wú)切削加工工件，材料利用率高，精度高，產(chǎn)品效率高。（4）一般旋轉(zhuǎn)成形設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，工作時(shí)震動(dòng)小，噪聲小，勞動(dòng)調(diào)節(jié)舒適，對(duì)廠房和基礎(chǔ)要求較低。（5）操作容易，且易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率。與其他模鍛設(shè)備可聯(lián)合組成程控、數(shù)控及柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線。二、旋轉(zhuǎn)成形機(jī)械的類型（1）工作部分作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工件作直線運(yùn)動(dòng)的輥鍛機(jī)。（2）工作部分作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工件也作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的楔橫軋機(jī)、斜軋機(jī)、輾環(huán)機(jī)漩壓機(jī)、卷板機(jī)。（3）工作部分作直線運(yùn)動(dòng)，工件作螺旋運(yùn)動(dòng)的徑向鍛造機(jī)。（4）工作部分作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并帶有直線運(yùn)動(dòng)，工件被輾壓成形的擺輾機(jī)。5.2輥鍛機(jī)工作原理：坯料經(jīng)過(guò)上下兩根旋轉(zhuǎn)方向相反的鍛輥上安裝的弧形輥鍛模，沿軸線方向連續(xù)周期性地產(chǎn)生延伸變形可以預(yù)斷，也可以終鍛成型。輥鍛機(jī)的特點(diǎn)連續(xù)的局部變形，變形力小，所需設(shè)備噸位小。生產(chǎn)率高、節(jié)省原材料（10～20%）；投資少、質(zhì)量輕、不需大的廠房和地基；機(jī)器工作無(wú)震動(dòng)、無(wú)噪聲；勞動(dòng)條件好，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化模鍛生產(chǎn)；模具使用壽命高（可達(dá)幾萬(wàn)件）；工件的金相組織纖維流線性好，力學(xué)性能高等優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)多用于機(jī)械壓力機(jī)上模鍛的預(yù)制坯輔助工藝用設(shè)備，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化模鍛生產(chǎn)線。棍鍛機(jī)（貴州險(xiǎn)峰機(jī)床廠）可與鍛壓機(jī)或螺旋壓力機(jī)組成鍛造生產(chǎn)線，配上機(jī)械手后可實(shí)現(xiàn)輥鍛過(guò)程自動(dòng)化。

由于輥鍛速度高，預(yù)鍛和終鍛可在一火內(nèi)完成。輥鍛與錘鍛相比，具有生產(chǎn)效率高，噪音和振動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn)。

1．總體布置采用雙支承式結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)鑄造機(jī)架支承上，下鍛輥；

2．鍛輥中間部分安裝多付扇形模具，使工件經(jīng)多次輥壓延伸成形；

3．摩擦離合器和制動(dòng)器采用壓縮空氣傅動(dòng)，壓縮空氣閥由電氣控制；

4．鍛輥中心距和角度調(diào)整機(jī)構(gòu)，可調(diào)整上、下鍛輥的中心距和圓周錯(cuò)位；

5．超負(fù)荷時(shí)，過(guò)載保護(hù)裝置可自動(dòng)切斷電源，以保護(hù)主機(jī)；

6．所有重要軸承均采用集中自動(dòng)潤(rùn)滑；7．操作可用腳踏開關(guān)或按鈕控制，通過(guò)選擇開關(guān)可實(shí)現(xiàn)調(diào)整，單轉(zhuǎn)或連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)

輥鍛機(jī)的結(jié)構(gòu)

按送料方式分為臥式、立式和斜式輥鍛機(jī)按結(jié)構(gòu)形式分為懸臂式、雙支承式和復(fù)合式輥鍛機(jī)用途分為通用輥鍛機(jī)及專用輥鍛機(jī)

鍛輥工作部分懸伸出機(jī)架外，便于裝訴和更換鍛模，特別適于環(huán)形模的裝拆、更換。工作包角240～270?，可以安裝2～3個(gè)模膛的模具以在機(jī)前、機(jī)左、機(jī)右進(jìn)行靈活操作，可以完成工件的拔長(zhǎng)工序，但最適于展寬工序剛性較差，多用于制坯及模鍛設(shè)備配套組成生產(chǎn)線機(jī)架多采用鑄鐵材料鑄造成整體或分體式，用拉桿以預(yù)應(yīng)力拉緊懸臂式輥鍛機(jī)

雙支承輥鍛機(jī)工作部分是通過(guò)軸承支持在兩直立的機(jī)架之間，剛度大，可以用于成形輥鍛或冷輥鍛，有時(shí)也用于制坯?？赏瑫r(shí)安裝4～6個(gè)模膛的鍛模，包角不超過(guò)180?

機(jī)架受力較大，多采用鑄鋼件或鋼板焊接件制成，并采用整體封閉式框架或雙圓孔整體式結(jié)構(gòu)。大規(guī)格的輥鍛機(jī)采用組合式框架結(jié)構(gòu)，分成上橫梁、立柱及工作臺(tái)數(shù)件，然后用拉桿預(yù)緊。

復(fù)合式輥鍛機(jī)

鍛輥由兩部分組成，在雙支承機(jī)架之間的鍛輥工作部分為內(nèi)輥，懸伸在機(jī)架外的部分為外輥。結(jié)構(gòu)緊湊、剛度好，強(qiáng)度高。結(jié)合前兩者的特性和優(yōu)點(diǎn)適用于大批量生產(chǎn)鍛件，在一臺(tái)機(jī)器上可同時(shí)進(jìn)行制坯和成形工藝，在內(nèi)輥上可安裝3～4副鍛模，在外輥上可安裝2～3副鍛模。輥鍛機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)

機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)都是由電動(dòng)機(jī)、皮帶、皮帶輪、齒輪減速器、離合器、制動(dòng)器構(gòu)成。電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)皮帶、齒輪減速器傳遞給鍛輥。大皮帶輪通常作為飛輪，并在其上裝有離合器和制動(dòng)器，用以實(shí)現(xiàn)輥鍛機(jī)的寸動(dòng)調(diào)節(jié)、手動(dòng)、單動(dòng)、連續(xù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)保證了安全停機(jī)。輥鍛機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)又分整體式與分體式兩種。1）整體式傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)部分與機(jī)架部分緊密地結(jié)成一體，是現(xiàn)代輥鍛機(jī)普遍采用的傳動(dòng)方式。結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，操作維修方便，便于起重運(yùn)輸，易于其它模鍛設(shè)備組成自動(dòng)生產(chǎn)線。鍛輥間有多個(gè)齒輪傳動(dòng)

長(zhǎng)齒齒輪傳動(dòng)

三連桿浮動(dòng)齒輪傳動(dòng)2）分體式傳動(dòng)系統(tǒng)將輥鍛機(jī)的傳動(dòng)部分與機(jī)架鍛輥部分采用剛性聯(lián)軸器、齒形聯(lián)軸器或萬(wàn)向聯(lián)軸器等連接方式傳動(dòng)。一般都裝有飛輪，其工作狀態(tài)是間隙性的，可充分發(fā)揮飛輪的蓄能作用。剛性聯(lián)軸器傳動(dòng)

萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器傳動(dòng)系統(tǒng)萬(wàn)向節(jié)輥鍛機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)鍛模公稱直徑D，決定輥鍛機(jī)尺寸與基本性能的主要參數(shù)，也是完成輥鍛工藝要求，選用輥鍛機(jī)的重要依據(jù)

鍛輥直徑d，除考慮所傳遞的扭矩之外，還應(yīng)考慮鍛模的壽命。通常取d=D/1.5鍛輥可用長(zhǎng)度B，指可同時(shí)安裝多少副模具的長(zhǎng)度，通常B=D

公稱壓力F，兩鍛輥中間點(diǎn)上的最大允許負(fù)荷值

鍛輥轉(zhuǎn)速n，每分鐘鍛輥連續(xù)回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)

懸臂式輥鍛機(jī)技術(shù)參數(shù)輥鍛機(jī)的模具固定

1、扇形模用楔形壓塊固定

2、扇形模凸凹模定位用壓緊環(huán)固定3、整體模用鍵固定

4、整體模用錐套固定

5、扇形模用模套固定輥鍛模的調(diào)整

一些模具在制造或安裝中出現(xiàn)一些誤差，鍛輥與軸承間有一定的徑向或軸向間隙。另外輥鍛過(guò)程中機(jī)架會(huì)產(chǎn)生彈性變形。常用的調(diào)整機(jī)構(gòu)有鍛輥中心距調(diào)整、角度調(diào)整、軸向調(diào)整3種調(diào)整機(jī)構(gòu)。

1、鍛輥中心距調(diào)整機(jī)構(gòu)（1）壓下螺桿中心距調(diào)整機(jī)構(gòu)。

壓下螺桿應(yīng)校核壓縮應(yīng)力螺母螺紋部分接觸的單位壓力

青銅螺母，[p]取1470.9～1961.2Mpa

螺母與機(jī)架的接觸面的擠壓強(qiáng)度

對(duì)于不同材料，應(yīng)取二者較小的[]值。青銅一般取5883.6～7844.8Mpa壓下螺桿中心距調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造，調(diào)節(jié)量大，便于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或機(jī)動(dòng)調(diào)節(jié)。該機(jī)構(gòu)在雙支承輥鍛機(jī)和復(fù)式輥鍛機(jī)上廣泛采用。（2）偏心套中心距調(diào)整機(jī)構(gòu)當(dāng)偏心套機(jī)構(gòu)只放在上鍛輥或下鍛輥上時(shí)，為單偏心套調(diào)整機(jī)構(gòu)。而當(dāng)偏心套機(jī)構(gòu)同時(shí)裝在上鍛輥和下鍛輥上時(shí)，便為雙偏心套調(diào)整機(jī)構(gòu)。偏心套端部裝有扇形齒輪，扇形齒輪與固定在機(jī)架上的小齒輪嚙合。調(diào)整時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)小齒輪，并帶動(dòng)扇形齒輪及偏心套轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣便達(dá)到了調(diào)整鍛輥中心距的目的單偏心套調(diào)整，鍛輥中心距調(diào)整量較小，且調(diào)整后上、下鍛輥中心點(diǎn)連線偏移鉛垂線一角度，若采用送料機(jī)等送料裝置送料的話，還需調(diào)整送料中心線。雙偏心套中心距調(diào)整機(jī)構(gòu)的鍛輥中心距調(diào)整量大，且克服了單偏心調(diào)整機(jī)構(gòu)的上述缺點(diǎn)。偏心套中心距調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、剛性好，各類型輥鍛機(jī)均可采用。（3）楔塊中心距調(diào)整機(jī)構(gòu)

手輪和螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)上楔塊左右移動(dòng)便可實(shí)現(xiàn)鍛輥中心距的調(diào)整。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，但調(diào)整量小，而調(diào)整力需較大2、鍛模的角度調(diào)整機(jī)構(gòu)（1）調(diào)整套的角度調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整套用平鍵固定在鍛輥上，上鍛輥齒輪空套在調(diào)整套上，松開螺釘11和12，擰緊螺釘時(shí)3和10，或者反過(guò)來(lái)操作，調(diào)整套相對(duì)上鍛輥齒輪轉(zhuǎn)一個(gè)角度當(dāng)需要角度調(diào)整量大時(shí)，可將上鍛輥齒輪與下鍛輥齒輪脫開，轉(zhuǎn)動(dòng)鍛輥一定角度后再使齒輪嚙合，然后再用螺釘微調(diào)即可（2）軸套齒輪鍛模角度調(diào)整機(jī)構(gòu)帶有導(dǎo)柱的方頭扳手插入調(diào)節(jié)螺旋副的螺桿的方孔里，推動(dòng)棘爪軸右移并壓縮彈簧，使棘爪與端面棘輪脫開，旋轉(zhuǎn)扳手，使調(diào)節(jié)螺旋副的螺桿與螺母軸相對(duì)移動(dòng)，帶動(dòng)調(diào)整套及上鍛輥旋轉(zhuǎn)一角度，達(dá)到角度調(diào)整的目的。調(diào)整后，取出方形扳手，彈簧使棘爪復(fù)位嵌入棘輪內(nèi)，角度調(diào)整機(jī)構(gòu)鎖緊。操作簡(jiǎn)單方便，調(diào)整量較?。?）三連桿浮動(dòng)齒輪鍛模角度調(diào)整機(jī)構(gòu)

轉(zhuǎn)動(dòng)手輪帶動(dòng)鏈條及蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，使調(diào)節(jié)螺桿作上下移動(dòng)，并帶動(dòng)連桿系統(tǒng)移動(dòng)。使得上鍛輥相對(duì)于處于制動(dòng)狀態(tài)的下鍛輥轉(zhuǎn)了一個(gè)角度調(diào)節(jié)操作方便，具有較大的角度調(diào)節(jié)量，精度高、準(zhǔn)確可靠，可以同時(shí)完成較大的鍛輥中心距的調(diào)整量。多用于雙支承輥鍛機(jī)和復(fù)合式輥鍛機(jī)。3、鍛模的軸向調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整結(jié)構(gòu)通常放在下鍛輥的軸端。當(dāng)調(diào)整時(shí)，先將定位塊松開，然后轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整套，使下鍛輥相對(duì)于上鍛輥?zhàn)鬏S向移動(dòng)，模具對(duì)正后固定定位塊。調(diào)節(jié)操作方便，精度高，可作為鍛模的微調(diào)，多用于雙支承輥鍛機(jī)5.3楔橫軋機(jī)及斜軋機(jī)一、工作原理二、楔橫軋機(jī)及斜軋機(jī)的工藝特點(diǎn)

與一般的切削加工和鍛造工藝相比，生產(chǎn)一些在長(zhǎng)度上變斷面的軸類零件，具有生產(chǎn)率提高3～7倍，材料利用率提高20～30%，模具壽命提高5～10倍，無(wú)沖擊少噪聲，工人勞動(dòng)條件好等優(yōu)點(diǎn)。模具尺寸大，加工制造較難，工藝調(diào)整復(fù)雜。適用于生產(chǎn)批量大的軸類零件，特別是階梯軸，如汽車、拖拉機(jī)、電動(dòng)機(jī)。紡織、兵器等設(shè)備上的軸類零件。另外楔橫軋機(jī)還適用于模鍛的預(yù)制坯工藝，如五金件的預(yù)制坯生產(chǎn)。1、楔橫軋機(jī)的工藝特點(diǎn)2、斜軋機(jī)的工藝特點(diǎn)與切削加工或一般鍛造工藝相比，對(duì)于生產(chǎn)一些回轉(zhuǎn)體零件，同樣具有生產(chǎn)效率提高3～7倍，材料利用率提高20～30%，模具壽命提高5～10倍，無(wú)沖擊、少噪聲，工人勞動(dòng)條件好等優(yōu)點(diǎn)。但也存在著模具設(shè)計(jì)、加工及工藝調(diào)整復(fù)雜等缺點(diǎn)。斜軋機(jī)主要適用于生產(chǎn)批量大的回轉(zhuǎn)體零件，如軸承鋼球及滾子、球磨鋼球及圓柱體等零件。另外三輥斜軋還可以生產(chǎn)高翼緣產(chǎn)品，如機(jī)床上的絲杠、齒輪滾刀毛坯、環(huán)形散熱器等。三、楔橫軋與斜軋的運(yùn)動(dòng)原理1、楔橫軋的運(yùn)動(dòng)原理軋輥表面任一點(diǎn)的圓周速度

工件表面任一點(diǎn)的圓周速度軋輥表面上A、B點(diǎn)的速度分別為VA、VB工件表面A、B兩點(diǎn)的圓周速度為vA、vB一般軋制情況下在AB之間一定存在一個(gè)在軋輥上和工件上圓周速度都相等的點(diǎn)，定為K點(diǎn)。K處軋輥、工件的圓周速度相等就是說(shuō)該點(diǎn)為無(wú)相對(duì)滑動(dòng)。在KA段上軋輥速度小于工件速度，A處速度相差最大。在KB段上軋輥速度大于工件速度，B處速度相差最大。速度相差越大，軋輥的磨損也就越大。軋輥轉(zhuǎn)速越高相對(duì)滑動(dòng)速度越大，軋輥的磨損也越嚴(yán)重，軋輥轉(zhuǎn)速不能選的過(guò)高，也不可能選的過(guò)低，軋輥轉(zhuǎn)速過(guò)低會(huì)影響到機(jī)器的生產(chǎn)率，通常楔橫軋的軋輥轉(zhuǎn)速為6～25r/min。K點(diǎn)的位置可根據(jù)軋件力矩平衡條件確定，一般不作計(jì)算。而通過(guò)實(shí)測(cè)軋輥轉(zhuǎn)速與工件轉(zhuǎn)速求得。2、斜軋的運(yùn)動(dòng)原理工件軸線與軋輥軸線交叉，交叉角為α，螺旋軋輥在交叉點(diǎn)O的圓周速度軋輥螺旋孔型的導(dǎo)程為s時(shí)，工件所受螺旋孔型的推動(dòng)速度當(dāng)軋輥螺旋孔型的螺旋升角為β時(shí)有實(shí)際軋輥的孔型在軸向?qū)С毯屯估飧叨仁亲兓?，所以軋輥孔型的螺旋升角β也是變化的，軋輥傾角α還需根據(jù)不同的軋制特點(diǎn)作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。導(dǎo)程s相同，螺旋升角β不同，得到的輥徑Da不同。而且β取得越大，輥徑可以越小。在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用當(dāng)中，軋制較長(zhǎng)的產(chǎn)品一般β取4?～6?。四、楔橫軋機(jī)的分類及特點(diǎn)按結(jié)構(gòu)形式可分為輥式楔橫軋機(jī)、單輥弧形式楔橫軋機(jī)、板式楔橫軋機(jī)1、輥式楔橫軋機(jī)的分類及特點(diǎn)在生產(chǎn)實(shí)際中較另外兩種楔橫軋機(jī)應(yīng)用較廣

輥式楔橫軋機(jī)特點(diǎn)：（1）生產(chǎn)效率高，通常6～25件/min；（2）軋制過(guò)程穩(wěn)定產(chǎn)品精度高。有左右導(dǎo)板加以控制（3）方便、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)徑向、軸向、相位角以及喇叭口的調(diào)整。（4）軋輥模型加工較困難。（5）輥式楔橫軋機(jī)總體占地面積較大，而立式楔橫軋機(jī)又比臥式楔橫軋機(jī)要占地面積小些，進(jìn)出料方便。軋輥直徑大于400mm時(shí)多采用立式楔橫軋機(jī)。（6）三輥式楔橫軋機(jī)具有產(chǎn)品精度高，工件心部應(yīng)力狀態(tài)好，不易出現(xiàn)中心疏松缺陷，無(wú)導(dǎo)板等特點(diǎn)。三輥軋制的軋輥?zhàn)畲笸鈴绞茏钚≤埣睆降南拗?、單輥弧形式楔橫軋機(jī)的特點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕、造價(jià)低。（2）與版式軋機(jī)相比，沒有空行程，生產(chǎn)率高。（3）內(nèi)弧形的模具加工制造困難。（4）軋制過(guò)程中工件繞軋輥?zhàn)餍行沁\(yùn)動(dòng)，無(wú)法加導(dǎo)板，故易出現(xiàn)工件歪斜卡住現(xiàn)象，特別是非對(duì)稱工件軋制。（5）模具的徑向及喇叭口調(diào)整困難，生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定。國(guó)內(nèi)外雖然都出現(xiàn)過(guò)，但都未有得到發(fā)展。3、板式楔橫軋機(jī)的特點(diǎn)

特點(diǎn)是模具制造容易。由于大部分采用液壓驅(qū)動(dòng)，也就具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、占地面積小、調(diào)整簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。板式楔橫軋機(jī)為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，單向工作，空行程返回，故生產(chǎn)率較低，一般為每分鐘4～10件。主要適用于生產(chǎn)率要求不高，長(zhǎng)度較大的產(chǎn)品。目前我國(guó)多用于五金行業(yè)花色手鉗的制坯工藝。濟(jì)南沃茨數(shù)控機(jī)械公司4、立式雙輥楔橫軋機(jī)的結(jié)構(gòu)布置整體式楔橫軋機(jī)是指包括電動(dòng)機(jī)、減速器、齒輪箱在內(nèi)的傳動(dòng)部分與工作機(jī)構(gòu)合為一體的布置形式。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地少，用于制坯工藝的便于加入到模鍛生產(chǎn)線。分體式楔橫軋機(jī)是指