楔橫軋技術(shù)的發(fā)展與展望

1、.：.；楔橫軋技術(shù)的開展與展望1.楔橫軋技術(shù)的開展歷史1.1楔橫軋的任務(wù)原理及特點用兩個裝在同向旋轉(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階軸。楔橫軋的變形主要是徑向緊縮，軸向延伸。 圖1 楔橫軋原理圖2 楔橫軋方式楔橫軋工藝特點:1)具有高的消費效率:消費效率可達10件/分鐘；2)資料利用率高:資料利用率可達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)品精度可達鋼質(zhì)模鍛件國家規(guī)范中的精細級，直徑方向可達0.3mm長度方向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楔橫軋零件的運用楔橫軋工藝主要適用于帶旋轉(zhuǎn)體的軸類零件的消費，如汽車、遷延機、摩托車、內(nèi)燒機等變速箱中的各種齒輪軸、發(fā)動機中的凸輪軸、球頭銷等。它不僅可以替代粗車工藝來消費各種軸類另件、而且亦可以為各種模鍛零件提供精細的模鍛毛坯。普通一種產(chǎn)品的經(jīng)濟規(guī)模批量應(yīng)到達年產(chǎn)7萬件以上.。 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開展歷程早在十九世紀，人們就開場討論用楔橫軋的方法消費軸類零件，但是由于當時技術(shù)的限制不斷使此項工藝未能用于消費。直到上世紀六十年代，隨著捷克

3、斯洛伐克在萊比錫國際博覽會上的展出，才引起了世界各國科學(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)等國相繼對此技術(shù)進展開發(fā)研討，不僅從其變形機理，而且在工藝參數(shù)、配備上也進展了廣泛的實驗研討，獲得了一定的成果，并不斷運用于工業(yè)消費之中。目前，國外用楔橫軋工藝消費的軸類另件己達百種，其工藝配備也得到了長足開展 我國從1963年起，國內(nèi)幾所大學(xué)及科研院所就開場進展了這方面的討論與實驗任務(wù)，直到上世紀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單零件才逐漸用于工業(yè)消費。隨著對楔橫軋技術(shù)

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

5、分量輕、造價低，只需驅(qū)動一個軋輥，而不需分速機構(gòu)以及萬向聯(lián)軸器、相位調(diào)整機構(gòu)等。但是由于該機構(gòu)具有無法加導(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重缺陷，因此此種類型軋機運用較少。2.1.2雙輥式楔橫軋機 雙輥式楔橫軋機由于具有消費效率高、調(diào)整方便、工藝穩(wěn)定以及模具加工制造相對容易等特點，是運用最為廣泛的楔橫軋機。此種軋機國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 板式楔橫軋機是依托兩個裝有楔形模具的軋板做往復(fù)相向運動從而使軋件軋制成形的一種軋機，這種軋機其突出特點是模具制造容易。其驅(qū)動方式多為液壓傳動，因此具有構(gòu)造簡單、造價低

6、。 HYPERLINK file/G:楔橫軋成型技術(shù)新建文件夾2.2.ppt t _parent 2.2雙輥式楔橫軋設(shè)備2.2.1前蘇聯(lián)型 型為分體式楔橫軋機，機架為開式，機架蓋靠拉桿及斜楔與機架銜接，減速機靠萬向聯(lián)軸器與主機連在一同，因此占地面積大，無制動器離合器。它主要用于軋制大中型軸類另件。 圖5 型楔橫軋機表1 型楔橫軋機主要參數(shù)1 規(guī)格參數(shù)JI-650JI-800JI-1000軋輥直徑/6508001000軋輥長度/mm600750750軋件最大直徑/mm5080100軋件最大長度/mm550700700軋輥轉(zhuǎn)速/r.min-118.502314電機功率/kW5580100軋機分量/

7、152532外形尺寸長X寬X高/m3.5X1.8X2.44.9X3.0X3.47.0X3.0X3.42.2.2捷克型軋機主要特點是構(gòu)造緊湊、占地面積小、帶有離合器和制動器調(diào)整方便，便于與模鍛成型配線運用。 2.2.3型分體式雙輥楔橫軋機。 這種軋機的任務(wù)機機構(gòu)和傳動機構(gòu)是分開的，中間經(jīng)過萬向聯(lián)軸器結(jié)合。沒有安裝離合器，因此機器只需延續(xù)運轉(zhuǎn)方式，多進展正面上料；經(jīng)過變頻調(diào)速也可進展軸向送料。調(diào)整任務(wù)軋輥端部機構(gòu)，可以方便的實現(xiàn)軸向和相位的調(diào)整。任務(wù)機構(gòu)機身多為鑄鋼構(gòu)造并加預(yù)應(yīng)力安裝，故機身剛度大，軋件尺寸準確，該機還據(jù)有構(gòu)造簡單、維護檢修方便等優(yōu)點。但由于構(gòu)造分置、占地面積大，因此不太適宜與模鍛

8、消費線配套運用。該種軋機在我國運用普遍，其主要用于消費各種汽車臺階軸等。 圖6 100型雙輥楔橫軋機表2 型楔橫軋機主要參數(shù)1 規(guī)格參數(shù)3510055軋輥直徑/6001000600軋輥長度/mm400800500軋件最大直徑/mm4010055軋件最大長度/mm320750450軋輥轉(zhuǎn)速/r.min-110150986電機功率/kW40/6015855軋機分量/9.445外形尺寸長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表3 型軋機的主要技術(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軋輥長度/mm4505007008001200軋件最大直徑/mm3030/5080100120軋件最大長度/mm4004506008001000軋輥轉(zhuǎn)速r.min-112/158/126/966軋輥相位角調(diào)整量/33333電機功率/kW30406095150軋機分量/693448752.2.4D46系列整體兩輥式楔橫軋機 D46系列軋機的任務(wù)機構(gòu)與傳動機構(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。由于裝有制動器和離合器，可實現(xiàn)延續(xù)、半自動單次及調(diào)整等任務(wù)方式；經(jīng)過上置式蝸輪蝸桿機構(gòu)，上

10、軋輥可實現(xiàn)上下直線挪動以調(diào)理軋輥間距。下軋輥經(jīng)過齒輪箱中的相位調(diào)整機構(gòu)可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動以調(diào)整模具的相位；軋機據(jù)有的超負荷維護安裝可實現(xiàn)機器的平安維護。該種軋機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線上的制坯設(shè)備，為模鍛工序提供準確毛坯圖8 整體兩輥式楔橫軋機表4 D46系列軋機的主要技術(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軋輥長度/mm2503004005006508001200軋件最大直

11、徑/mm1525355080100130軋件最大長度/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電機功率kW7.515152222303045557575110110160圖9 D46整體兩輥式楔橫軋機 HYPERLINK file/G:楔橫軋成型技術(shù)新建文件夾2.3.ppt t _parent 2.3平板式楔橫軋設(shè)備板式楔橫軋機是依托兩個裝有楔形模具的軋板做往復(fù)相向運動從而使軋件軋制成形的一種軋機，這種軋機其突出特點是模具制造容易。其驅(qū)

12、動方式多為液壓傳動，因此具有構(gòu)造簡單、造價低圖10 德國立式板式楔橫軋機 圖11白俄羅斯臥式板式楔橫軋機 47系列平板式楔橫軋機 47系列軋機是程度放置的，即在機架中裝有上、下兩個程度放置且任務(wù)面相向的平板軋板，由油缸和齒輪、齒條機構(gòu)帶動兩個軋板作左右相向往復(fù)運動,其中一個方向的運動為任務(wù)行程，另一個為空行程。如圖9所示。由于程度放置，可以不加導(dǎo)板，故適宜軋制較細小軋件；模具由分段組合式平板軋模組成，故加工簡單，可整體率火，模具壽命高。但由于該機為液壓傳動，帶有較大的液壓站，并和主機分開放置，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。目前我國運用的平板軋機最大軋件直徑不

13、超越60。 表5 D47系列軋機的主要技術(shù)參數(shù)規(guī)格 參數(shù)D47-25X300D47-32X350D47-50X450D47-63X550可軋坯料最大直徑/mm25325063可軋工件最大長度/mm300350450550軋板任務(wù)部分寬度/mm350430600780軋板長度/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電機功率kW22302X22圖12 47系列平板式楔橫軋機3.楔橫軋工藝參數(shù)及模具設(shè)計 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場的，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，軋件中部在楔入開場時為變形區(qū)，隨后變形區(qū)一分為二，中間段變?yōu)橐炎冃螀^(qū)，并逐漸擴展。圖12軋制成行過程楔展角 :是指兩個成形楔之間的夾角，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、%。對于產(chǎn)品直徑差較大，75%時，應(yīng)思索分兩次成形，這兩次成形可在軋機旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)同時完成。 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重缺陷，是不允許的端頭凹心軋件拉縮、拉細軋件外表產(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)計及加工3.3.1模具設(shè)計要點

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。對稱軋制可實現(xiàn)軸向力平衡。非對稱工件盡量兩件一同成形，可實現(xiàn)對稱軋制并提高消費率。如無法實現(xiàn)對稱軋制時應(yīng)適當設(shè)計模具使軸向力接近平衡。 滿足旋轉(zhuǎn)條件 工件旋轉(zhuǎn)是實現(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)成過程中不因軸向力過大而使軋件出現(xiàn)拉縮，產(chǎn)生細頸。變形量過大，成形角和楔展角過大都使軸向力過大，易于產(chǎn)生拉縮景象。內(nèi)部不產(chǎn)陌生松 軋制時易出現(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20萬次，可修23次傳統(tǒng)加工:普通車床 :經(jīng)過選擇掛輪來獲的所要求的螺距。數(shù)控車床:現(xiàn)代加工方法：二維設(shè)計 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)的開展4.4.1進一部研討軋件在軋制過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際根據(jù)。4.4

18、.2楔橫軋模具設(shè)計的CAD技術(shù)的運用 利用開發(fā)的楔橫軋模具設(shè)計的CAD軟件,不僅使模具的設(shè)計變的簡單，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，進展模具的加工，這樣可極大的提高設(shè)計和加工效率。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)，對楔橫軋工藝可進展數(shù)值模擬以得到軋件內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變場信息，不同工藝參數(shù)對應(yīng)力應(yīng)變場的影響。這對于認識楔橫軋工藝過程中資料的流動規(guī)律，優(yōu)化模具參數(shù)設(shè)計提供了實際根據(jù)和設(shè)計指點。圖15 楔橫軋成型過程模擬圖 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)備的開展4.4.1設(shè)計新 機器構(gòu)造，滿足軋件不同要求。如平板式楔橫軋模由于其加工簡單只需傳統(tǒng)刨銑工序越來越遭到人們的注重，因此，改良目前平板軋機的功能構(gòu)造，應(yīng)是當務(wù)之急。采用斜楔式蝸輪蝸桿構(gòu)造，以實現(xiàn)軋板間距的調(diào)整；實現(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。平板楔橫軋機的技術(shù)關(guān)鍵是保證兩軋板絕對同步、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。目前所開發(fā)的楔橫軋設(shè)備，根本具備了楔橫軋工藝對設(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