第五章機(jī)械零件軋制

1、第五章 機(jī)械零件軋制第一節(jié)機(jī)械零件軋制技術(shù)的特點(diǎn)、類型與產(chǎn)品 748什么是機(jī)械零件軋制技術(shù)? 機(jī)械零件軋制技術(shù)是指用軋制工藝方法，成形機(jī)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(jī)械零件軋制技術(shù)軋制出來(lái)的是形狀不同的零件。例如汽車(chē)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(jī)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(jī)械零件軋制是冶金軋制技術(shù)的發(fā)展與深度加工。 機(jī)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(jī)械零件軋制與普通軋制無(wú)論在軋輥形狀、機(jī)器的結(jié)構(gòu)、成形方式上都有很大差

2、別，故人們又把機(jī)械零件軋制稱為特殊軋制，其軋機(jī)稱為特殊軋機(jī)。 749機(jī)械零件軋制的優(yōu)點(diǎn)有哪些? 傳統(tǒng)的機(jī)械零件大多用普通軋制方法軋制出的型材作原料，經(jīng)機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)械零件軋制具有以下一系列突出優(yōu)點(diǎn)： (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之一。結(jié)果是設(shè)

3、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(fù)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310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(gè)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(jī)械零件軋制是在局部連續(xù)滾壓中成形零件，進(jìn)出料都能自動(dòng)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(méi)有模鍛時(shí)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(jī)械零件與鍛造零件比較，也存在缺點(diǎn)，如通用性差，需要專門(mén)的設(shè)備與模具，并且多數(shù)模具的

4、設(shè)計(jì)、制造與生產(chǎn)工藝調(diào)整比較復(fù)雜等。 綜上所述，機(jī)械零件軋制特別適合大批量零件的生產(chǎn)，如汽車(chē)、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(diǎn)。 750機(jī)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(jī)上軋制成形，其基本類型有以下幾種： (1)輥鍛。主要軋制長(zhǎng)度上變截面的桿類零件，如汽車(chē)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(chē)變速箱中的軸； (5)螺旋孔型斜軋。主要軋制球

5、柱一類零件，如軸承鋼球； (6)仿形斜軋。主要軋制長(zhǎng)軸類零件，如火車(chē)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： (9)擺碾。主要軋制盤(pán)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(chē)直拉桿。 751齒輪是怎么軋出來(lái)的? 如圖5-1所示，帶齒形的兩個(gè)軋輥1與圓形軋件2對(duì)輥中，實(shí)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(jìn)行，軸向變形很小并受到限制。 橫軋齒輪的應(yīng)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，還可以軋制鏈輪等。 橫軋齒輪又分為熱軋與冷軋：熱軋

6、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(lái)的? 螺紋軋制又稱螺紋滾壓，如圖5-2所示。兩個(gè)帶螺紋的軋輥，以相同的方向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)圓形軋件旋轉(zhuǎn)，其中一個(gè)軋輥徑向進(jìn)給，將軋件軋成螺紋。這種橫軋的變形主要在徑向進(jìn)行。 螺紋橫軋廣泛應(yīng)用于冷軋直徑為320mm的緊固件的螺紋，其精度可達(dá)7級(jí)，螺紋表面的粗糙度Ra可達(dá)04m。 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(gè)帶錐形的軋輥1帶動(dòng)圓形軋件2旋轉(zhuǎn)，由于軋輥軸心線與軋件軸線交叉，故軋件除旋轉(zhuǎn)外還向前運(yùn)動(dòng)。3個(gè)軋輥借助于仿形板3改變軋輥距離軋件的徑向

7、位置，實(shí)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(zhǎng)徑比大的軸類零件的生產(chǎn)，如紡織錠桿、醫(yī)療器械、火車(chē)軸等。 754麻花鉆頭是怎么軋出來(lái)的? 麻花鉆頭斜軋的運(yùn)動(dòng)原理如圖5-4所示。4個(gè)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(gè)軋輥同時(shí)旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)軋件作旋轉(zhuǎn)前進(jìn)運(yùn)動(dòng)。軋輥1為鉆溝扇形板，軋輥2為鉆刃扇形板，通過(guò)4個(gè)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(zhǎng)軸類軋件成形工藝。其工作原理如圖5-5所示，工件徑向?qū)ΨQ布置兩個(gè)以上的錘頭，它以高頻率

8、的徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)打擊工件，工件作旋轉(zhuǎn)與軸向移動(dòng)，在錘頭的打擊下工件實(shí)現(xiàn)徑向壓縮、長(zhǎng)度延伸變形。 旋轉(zhuǎn)鍛造廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、拖拉機(jī)、機(jī)床、機(jī)車(chē)等各種機(jī)器的臺(tái)階軸生產(chǎn)，包括直角臺(tái)階與帶錐度的軸類件；帶臺(tái)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(gè)軋輥軸線平行，其旋轉(zhuǎn)方向相反，毛坯在安裝于軋輥上的扇形模具帶動(dòng)下，做垂直于軋輥軸線的直線運(yùn)

9、動(dòng)，毛坯在模具的作用下截面積和高度減小，橫向略有增加，長(zhǎng)度延伸達(dá)到零件成形(圖5-6)。其變形特點(diǎn)為連續(xù)局部小變形。它與鍛造相比其特點(diǎn)為： (1)所需工作負(fù)荷小。由于其變形特點(diǎn)為連續(xù)局部小變形，總的工作負(fù)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(dāng)，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?jī)?yōu)良，力學(xué)性能好，疲勞壽命高。(5)勞動(dòng)條件好。輥鍛時(shí)無(wú)沖擊，噪聲小，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。 757輥鍛可以用來(lái)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(jī)上按鍛件形狀尺

10、寸進(jìn)行金屬預(yù)分配(制坯)，然后在曲柄壓力機(jī)或摩擦壓力機(jī)等設(shè)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(chē)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(jiǎn)單的鍛件，如墾鋤、鋼叉、汽車(chē)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(fù)雜、厚度差比較大的鍛件，如連桿、汽車(chē)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(shè)備上整形。 758輥鍛變形區(qū)在哪里? 由于輥鍛的變形特點(diǎn)為連續(xù)局部小變形，所以并不是整個(gè)輥鍛工件同時(shí)在變形，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

11、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h1、變形區(qū)長(zhǎng)度l、變形區(qū)接觸弧長(zhǎng)度和咬入角。它們之間的基本關(guān)系是：變形區(qū)入口高度h0=hl+D(1一cos)絕對(duì)壓下量h=D(1一cos)變形區(qū)長(zhǎng)度咬人角當(dāng)角很小時(shí)有 760什么叫自然咬入? 只依靠輥鍛模的摩擦力實(shí)現(xiàn)曳人坯料的方式稱為自然咬人。如圖5-9所示，軋輥?zhàn)饔迷谂髁仙系牧閺较蛄和摩擦力T，它們?cè)谒椒较虻姆至Ψ謩e為Nx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

12、實(shí)現(xiàn)自然咬人，即： Tx>Nx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(kuò)展。由于徑向力作用點(diǎn)大體在變形區(qū)中部，所以此時(shí)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(kāi)始接觸時(shí)的咬人條件最苛刻。一旦曳入成功，在其他條件不變時(shí)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(jī)一側(cè)軋入，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(jī)一側(cè)軋入并從同一側(cè)軋出，輥鍛中多用這種方式送料。 762如何實(shí)現(xiàn)強(qiáng)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

13、道次，增大壓下量，在實(shí)踐中多采用強(qiáng)制咬人措施。 一種強(qiáng)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(shí)現(xiàn)開(kāi)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(shí)發(fā)生打滑，最大咬人角限制為自然咬人角的1315倍。一般自然咬入角不大于25°，而在中間咬人時(shí)最大咬人角可以增大到32°37°?？梢?jiàn)采用中間咬人措施后咬人條件大為改善。 另一種強(qiáng)制咬人措施是強(qiáng)迫咬人。當(dāng)毛料和輥鍛模的前壁均已有一定斜度時(shí)，水平阻力帆遠(yuǎn)大于水平拉力瓦，不可能實(shí)現(xiàn)自然咬人。此時(shí)也不易采用中間咬人，否則會(huì)破壞毛料前壁已有的輪廓形狀，影響輥鍛過(guò)程的充

14、滿成形。在這種情況下必須采取強(qiáng)迫咬入方式，由送料機(jī)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(dòng)，直至被咬入時(shí)為止。采用這樣的送料方式，可以保證毛坯在準(zhǔn)確的位置上被咬入。 763什么是前后滑? 坯料被輥鍛時(shí)，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(shí)，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(dòng)，而是向著變形區(qū)的入口和出口兩個(gè)方向流動(dòng)。在變形區(qū)內(nèi)一個(gè)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(dòng)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(dòng)速度小于鍛模圓周速度的水平

15、分量，這就是后滑。坯料的延伸是由坯料對(duì)鍛輥的相對(duì)滑動(dòng)形成的。與坯料延伸的同時(shí)必然伴隨有前后滑。發(fā)生前滑后工件長(zhǎng)度要比輥鍛模具型槽周長(zhǎng)長(zhǎng)，因此前滑對(duì)輥鍛后工件的縱向長(zhǎng)度有影響。要想獲得滿意的長(zhǎng)度尺寸，必須掌握好輥鍛時(shí)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(duì)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，金屬的延伸量就會(huì)相應(yīng)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(shí)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(duì)前滑的影響。在輥鍛中，工具及坯料

16、的截面形狀對(duì)前滑有很大的影響，這主要是因?yàn)榱W(xué)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(duì)前滑的影響。坯料加熱溫度對(duì)前滑有影響：溫度在700以下，前滑與溫度成正比；溫度在7001200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(duì)前滑的影響。當(dāng)坯料寬度小于某一定值時(shí)，前滑隨著坯料寬度的增加而增加。當(dāng)坯料寬度超過(guò)某一定值時(shí)，其寬度的變化對(duì)前滑不再發(fā)生影響。 (6)輥徑對(duì)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(dòng)時(shí)沒(méi)有或不受型槽

17、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(shí)其橫向流動(dòng)受到型槽側(cè)壁的阻礙，使寬展受到限制。還有一種是強(qiáng)迫寬展，它是用模具型槽中凸起部分強(qiáng)制壓人坯料使其產(chǎn)生寬展。在生產(chǎn)實(shí)踐中，強(qiáng)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? 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(shí)，減少輥鍛道次就是增加壓下量，所以減少輥鍛道次會(huì)導(dǎo)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(duì)寬展量隨著坯料寬度的增加而減少。絕

18、對(duì)寬展量在坯料寬度達(dá)到某一定值前與其成正比，超過(guò)此值后成反比。當(dāng)坯料很寬時(shí)對(duì)寬展量無(wú)影響。 767輥鍛型槽選擇的原則是什么? 在選擇輥鍛型槽時(shí)要考慮以下原則： (1)滿足鍛模對(duì)坯料截面幾何形狀的要求。在選擇輥鍛模型槽時(shí)，從有利于模鍛成形出發(fā)，往往對(duì)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)原始毛坯的幾何形狀的選擇。不同的原始毛坯截面形狀對(duì)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(jià)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(zhǎng)比越大，變形量就越大，穩(wěn)定性也越差。 可參見(jiàn)圖5-10輥鍛型槽系方案

19、圖。 768成形輥鍛制坯型槽設(shè)計(jì)的注意要點(diǎn)是什么? 制坯型槽用于分配金屬體積，為成形輥鍛或預(yù)成形輥鍛提供毛坯。形狀簡(jiǎn)單、輥鍛道次少的鍛件，以成形輥鍛件圖作為設(shè)計(jì)依據(jù)。形狀復(fù)雜、輥鍛道次多的鍛件，一般在制坯后要進(jìn)入預(yù)成形輥鍛型槽，應(yīng)以預(yù)成形毛坯圖作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。設(shè)計(jì)成形輥鍛制坯型槽時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1)毛坯經(jīng)制坯進(jìn)入預(yù)成形或成形型槽時(shí)，應(yīng)有較好的對(duì)中性和穩(wěn)定性。 (2)經(jīng)制坯后的毛坯形狀和尺寸應(yīng)有利于在下道次成形時(shí)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(shè)計(jì)的特點(diǎn)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(shè)計(jì)外，設(shè)計(jì)成形輥

20、鍛型槽時(shí)還應(yīng)首先考慮熱收縮率取值和型槽尺寸確定的特點(diǎn)。熱收縮率應(yīng)按輥鍛道次數(shù)考慮成形輥鍛時(shí)的實(shí)際溫度在1215范圍內(nèi)選取。除寬度尺寸外，要根據(jù)輥鍛時(shí)的抬輥量和前滑值相應(yīng)減少型槽的高度和長(zhǎng)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(gè)帶楔形模具的軋輥，以相同的方向旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)圓形軋件旋轉(zhuǎn)，軋件在楔形孔型的作用下，軋制成各種形狀的臺(tái)階軸。楔橫軋的變形主要是徑向壓縮軸向延伸。 771楔橫軋軸類零件的工藝特點(diǎn)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?yàn)樗鼘④堉频冉孛娴男筒?，發(fā)展到軋制變截面的軸類零件；它又是機(jī)械鍛壓技術(shù)的發(fā)展，因?yàn)樗鼘?/p>

21、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(yùn)動(dòng)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(diǎn)： (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(shè)備重量輕。由于工作載荷小，所以設(shè)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(shí)現(xiàn)機(jī)械化

22、、自動(dòng)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(shè)備折舊費(fèi)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(diǎn)和局限性，一是，工藝及技術(shù)復(fù)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(diǎn)，它適合于批量大的軸類零件。楔橫軋工藝主要適用于汽車(chē)、拖拉機(jī)、摩托車(chē)、內(nèi)燃機(jī)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(yù)制毛坯，例如發(fā)動(dòng)機(jī)連桿、五金工具等。已經(jīng)用于： (1)汽車(chē)零件。包括東風(fēng)、解放、130、212、切諾基、夏利、大發(fā)、五十鈴、

23、黃河等汽車(chē)上的變速箱一軸、二軸、中間軸、后橋主動(dòng)軸、轉(zhuǎn)向拉桿與球銷(xiāo)、雙聯(lián)、四聯(lián)齒輪、吊耳軸、半軸等； (2)拖拉機(jī)零件。包括手扶、小四輪及大拖拉機(jī)上的變速箱一、二、三、五軸、半軸等； (3)發(fā)動(dòng)機(jī)與油泵零件。包括發(fā)動(dòng)機(jī)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(chē)、自行車(chē)、五金工具、電機(jī)等機(jī)器零件的生產(chǎn)。 773楔橫軋階梯軸是怎樣軋出的? 楔橫軋階梯軸的成形過(guò)程在模具設(shè)計(jì)上，分為五個(gè)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(shè)計(jì)計(jì)算加以說(shuō)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

24、具基圓)增至楔頂高h(yuǎn)處。 楔入段的作用是實(shí)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=r0r1。如圖5-12中的II截面所示。 楔頂高h(yuǎn)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032rm。 楔人段的長(zhǎng)度L1用下式進(jìn)行計(jì)算 L1=hcotcot 楔入段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(jiǎn)化模具的設(shè)計(jì)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(kāi)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(BC)。楔人平整段模具孔型形狀保持不變，即此段的楔尖高h(yuǎn)不變，

25、展寬角=0。 楔入平整段的作用是將軋件在整個(gè)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(kāi)始時(shí)的塑性變形。 楔人平整段的長(zhǎng)度L2用下式進(jìn)行計(jì)算： L2>dK/2 一般取L2=06dK即保證在二輥楔橫軋機(jī)上軋件滾動(dòng)半圈以上。 實(shí)踐已經(jīng)證明，在模具設(shè)計(jì)中取消這一楔人平整段，對(duì)軋制過(guò)程的穩(wěn)定與產(chǎn)品的質(zhì)量均無(wú)多大影響。取消楔人平整段，不僅可以減少模具的長(zhǎng)度，而且簡(jiǎn)化了機(jī)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(kāi)是很不好加工的。 (3)展寬段(CD)。展寬段模具孔型的楔頂

26、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(zhǎng)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(shè)計(jì)參數(shù)與，主要依據(jù)這一段的斷面收縮率等因素確定，模具的長(zhǎng)度與軋輥的直徑大小也主要受它的影響。 展寬段的長(zhǎng)度L3用下式進(jìn)行計(jì)算： L3=1/2llcot式中：l1軋件軋后以d1為直徑部分的長(zhǎng)度。 楔橫軋的軋制壓力與力矩，在五個(gè)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(DE)。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(gè)：一是將軋件在

27、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(dá)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(zhǎng)度L4用下式進(jìn)行計(jì)算： L4>dK/2 一般取L4=06出，即保證在二輥楔橫軋機(jī)上軋件滾動(dòng)半圈以上。 由于軋機(jī)機(jī)座是一個(gè)彈性體，軋制時(shí)軋制壓力大小是變化的，所以兩個(gè)軋輥的軸心間距離、兩個(gè)模具間的距離是變化的。軋件在精整段中有一定的壓力，當(dāng)軋件完成精整并離開(kāi)模具的一瞬間，由于壓力突然消失，兩個(gè)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(shè)計(jì)一個(gè)卸載段。 (5)剪切段(EF)。剪切段的作用是將軋好的軋件切斷。既可以把切

28、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(dú)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(shè)計(jì)的基本原則有哪些? 在設(shè)計(jì)楔橫軋模具時(shí)，一般應(yīng)遵循下述4個(gè)原則或者條件，即對(duì)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(shuō)明： (1)對(duì)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(duì)稱。這樣，在軋制過(guò)程中模具兩邊作用于軋件兩邊的x、y、z三個(gè)方向力是對(duì)稱的，因而軋件不會(huì)由于軸向力不等而竄動(dòng)，也不會(huì)由于軋件兩邊轉(zhuǎn)速不一致而扭曲。 如果軸類件本身在長(zhǎng)度上就是對(duì)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

29、一對(duì)稱軋制原則。 但是，多數(shù)軸類件在長(zhǎng)度上是不對(duì)稱的，為了使作用于軋件兩邊的力符合對(duì)稱原則，有4種解決辦法： 第一種，成對(duì)軋制。將不對(duì)稱的兩個(gè)軸類件相對(duì)在一起軋制。這種辦法不僅將非對(duì)稱軸類件變?yōu)橥耆珜?duì)稱的軋制，并且使軋機(jī)的生產(chǎn)率提高一倍，但對(duì)某些長(zhǎng)軸類件，往往受到模具尺寸的限制而無(wú)法采用。 第二種，分段對(duì)稱軋制。將非對(duì)稱軸分段用對(duì)稱楔軋制。 第三種，長(zhǎng)棒料預(yù)軋楔軋制。用預(yù)軋楔的方法將非對(duì)稱軸類件變?yōu)閷?duì)稱軋制。 第四種，對(duì)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(shè)計(jì)楔橫軋模具時(shí)，軋件在模具孔型的帶動(dòng)下

30、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(wèn)題比較復(fù)雜，還寫(xiě)不出判別式。建議用最不利截面的旋轉(zhuǎn)條件判別式進(jìn)行判斷，其判別式為：式中：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(dòng)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0203提高到03506。 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dlDl越小，旋轉(zhuǎn)條件越好，但這些參數(shù)還受其

31、他重要條件的限制，調(diào)整余地不很大。 3)縮頸條件。在設(shè)計(jì)楔橫軋模具時(shí)，應(yīng)滿足軋件不因軸向力過(guò)大將軋件拉細(xì)這個(gè)條件。軋件不被軸向力PZ拉細(xì)的判別條件為： 2PZ<d12/4或 式中：軋件材料的變形阻力。 從上式中可以看出：當(dāng)軋件的材料、軋制溫度及軋后直徑d1等確定后，軋件是否會(huì)拉細(xì)，主要決定于成形角的大小，角越大越易拉細(xì)。 當(dāng)斷面收縮率比較大時(shí)，容易產(chǎn)生拉細(xì)現(xiàn)象，故成形角應(yīng)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(xì)化等，使軋后零件的質(zhì)量得到提高。 實(shí)踐與理論都說(shuō)明：橫軋時(shí)，圓形毛坯在連貫轉(zhuǎn)動(dòng)中徑向小變形量壓縮時(shí)，毛坯除軸向延伸外，徑向也產(chǎn)生擴(kuò)展，因而

32、在毛坯的心部產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)毛坯旋轉(zhuǎn)時(shí)，若軸向阻力過(guò)大；毛坯橫向擴(kuò)展積累，心部的拉應(yīng)力增加，當(dāng)達(dá)到材料強(qiáng)度極限時(shí)，心部就出現(xiàn)超過(guò)允許級(jí)別的疏松甚至空腔，這是不允許的。 所以，在設(shè)計(jì)楔橫軋模具時(shí)，為避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，應(yīng)作如下考慮： 1)斷面收縮率小時(shí)，容易產(chǎn)生疏松。因?yàn)樾r(shí)，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(yīng)力。 2)成形角小時(shí)，容易產(chǎn)生疏松。因?yàn)榭谛r(shí)，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(yīng)力。 3)展寬角過(guò)小時(shí)，相當(dāng)于徑向壓下量過(guò)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(yīng)力。當(dāng)展寬角過(guò)大(特別是在

33、曲較小)時(shí)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(fù)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)生疏松。 775楔橫軋階梯軸的內(nèi)直角臺(tái)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(tái)階的階梯軸，如圖5-13所示，對(duì)這類零件，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，都存在一個(gè)軋齊曲線問(wèn)題。即模具的孔型按軋齊曲線設(shè)計(jì)與加工才能軋出內(nèi)直角的臺(tái)階軸。 如果模具孔型設(shè)計(jì)不按軋齊曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)加工，而按如圖5-14所示的AB斜線一直寬展到內(nèi)直角，點(diǎn)，然后從I點(diǎn)過(guò)渡到D點(diǎn)，這樣的設(shè)計(jì)與加工雖然簡(jiǎn)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(shè)計(jì)模具孔型時(shí)，不能以BID這條折線，而以斜面AB與垂直

34、面BB的交點(diǎn)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(shè)計(jì)工藝參數(shù)有哪些? 楔橫軋階梯軸模具設(shè)計(jì)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(shuō)明： (1)斷面收縮率(又稱斷面壓縮率)，是楔橫軋中一個(gè)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(yīng)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(wèn)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

35、75的方法；在個(gè)別情況下，可采用局部堆積(毛坯直徑增大)軋制的方法使大于75o 需要指出的是，斷面收縮率小于35時(shí)，若工藝設(shè)計(jì)參數(shù)選擇不當(dāng)，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?yàn)檫^(guò)小時(shí)，金屬只產(chǎn)生表面變形，軸向沒(méi)有或基本沒(méi)有變形，多余的金屬在模具間反復(fù)揉搓，中心產(chǎn)生拉應(yīng)力與反復(fù)剪應(yīng)力使中心破壞所致。對(duì)于小的斷面收縮率，為避免中心疏松應(yīng)該選擇小的展寬角與大的成形角。 所以說(shuō)，楔橫軋最有利的斷面收縮率為：=5065。在這個(gè)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(shè)計(jì)兩個(gè)最重要、最基本的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)之一。 成形角對(duì)軋件的旋轉(zhuǎn)條件、縮頸條件以及軋制壓

36、力與力矩都有顯著的影響。一般情況下，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(shí)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(shí)，成形角應(yīng)選擇不同的數(shù)值。理論與實(shí)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(wèn)題，而不易發(fā)生中心疏松，故應(yīng)選擇較小值。 (3)展寬角與成形角一樣，是楔橫軋模具設(shè)計(jì)中最重要、最基本工藝設(shè)計(jì)參數(shù)。 展寬角對(duì)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(shí)踐，展寬角大多在

37、以下范圍內(nèi)選擇： 4°12° 為了減少模具的長(zhǎng)度，在模具設(shè)計(jì)時(shí)在允許的條件下應(yīng)盡可能選取較大的角。 斷面收縮率對(duì)展寬角的影響比較復(fù)雜，一般情況是：當(dāng)>70時(shí)，應(yīng)該選擇較小的值，否則容易產(chǎn)生縮頸；當(dāng)<35時(shí)，也應(yīng)該選擇較小的值，否則容易產(chǎn)生疏松。 需要指出，對(duì)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(shí)，在選擇展寬角時(shí)，應(yīng)選擇較小數(shù)值。 777楔橫軋機(jī)的基本類型有哪些? 在國(guó)外與國(guó)內(nèi)只有三種基本類型的楔橫軋機(jī)，如圖5-15所示：?jiǎn)屋伝⌒问?簡(jiǎn)稱弧形式)、輥式和板式楔橫軋。 778弧形式楔橫軋機(jī)的特點(diǎn)是什么

38、? 弧形式楔橫軋機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、設(shè)備造價(jià)低。 它與輥式楔橫軋機(jī)相比較，只需驅(qū)動(dòng)一個(gè)軋輥，可以省掉將一個(gè)傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為兩個(gè)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的分齒機(jī)(又稱齒輪座)部分，以及萬(wàn)向接軸、相位調(diào)整機(jī)構(gòu)等。 它與板式軋機(jī)相比較，沒(méi)有空行程及往返時(shí)的慣性載荷，故生產(chǎn)率高，每分鐘能生產(chǎn)1025個(gè)(對(duì))產(chǎn)品。 但是，這種類型的軋機(jī)存在下述缺點(diǎn)： (1)由于軋件作行星運(yùn)動(dòng)，無(wú)法施加導(dǎo)板，軋制過(guò)程中軋件容易歪斜而卡住，尤其是非對(duì)稱復(fù)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(dāng)困難。 (3)軋機(jī)的工藝調(diào)整困難，尤其是徑向與喇叭口的調(diào)整很難實(shí)施，故工藝不易穩(wěn)定等。由于該類

39、型軋機(jī)存在上述較嚴(yán)重的缺點(diǎn)，因而無(wú)論國(guó)內(nèi)、國(guó)外都應(yīng)用較少。主要用于那些尺寸不大、形狀較簡(jiǎn)單產(chǎn)品的生產(chǎn)。 779輥式楔橫軋機(jī)的特點(diǎn)是什么? 輥式楔橫軋機(jī)是三種類型軋機(jī)中應(yīng)用最廣泛的。它的主要優(yōu)點(diǎn)如下： (1)生產(chǎn)率高，一般為625個(gè)(對(duì))min。 (2)設(shè)有導(dǎo)板裝置。上下兩個(gè)軋輥軋制時(shí)，左右有兩個(gè)導(dǎo)板控制軋件。 這樣，不僅可以防止軋件歪斜，保證軋制過(guò)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(shí)現(xiàn)。 (3)一般都設(shè)有徑向、軸向、相位及喇叭口調(diào)整機(jī)構(gòu)，能方便、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)工藝調(diào)整等。 輥式楔橫軋機(jī)的缺點(diǎn)是：設(shè)備結(jié)構(gòu)龐大、重量大、占地面積大；模具加工需要大型機(jī)床等。 輥式楔橫軋機(jī)

40、按軋輥配置分為立式與臥式。立式楔橫軋機(jī)與臥式楔橫軋機(jī)比較具有占地面積小，進(jìn)出料方便，導(dǎo)板裝卸容易等優(yōu)點(diǎn)。所以，國(guó)內(nèi)外多采用立式楔橫軋機(jī)，只是在小型楔橫軋上采用臥式的。 780板式楔橫軋機(jī)的特點(diǎn)是什么? 板式楔橫軋機(jī)，與弧形式及輥式楔橫軋機(jī)比較，最突出的優(yōu)點(diǎn)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(jī)，由于是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，有空行程，與輥式、弧形式比生產(chǎn)率是最低的，一般為410個(gè)(對(duì))min。此外，板式軋機(jī)還存在無(wú)法施加導(dǎo)板，以及調(diào)整比較困難等缺點(diǎn)。 板式楔橫軋機(jī)有兩種形式：一種為兩個(gè)平板水平布置，另一種為兩個(gè)平板垂直地面布置。垂直與平行布置相比較，前者高但占地面

41、積小，軋件上脫落的氧化鐵皮不會(huì)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? 楔橫軋坯料加熱方式目前主要有中頻爐感應(yīng)加熱、煤氣爐加熱、煤爐加熱方式。中頻爐感應(yīng)加熱方式普遍被采用，因?yàn)樗c燃料加熱比較，優(yōu)點(diǎn)為：不容易發(fā)生過(guò)熱與過(guò)燒，產(chǎn)品質(zhì)量有保證；氧化鐵皮損失小；生產(chǎn)機(jī)動(dòng)靈活；生產(chǎn)環(huán)境好以及節(jié)省人力與地方；容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)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(zhǎng)棒科定尺下料加熱軋制空冷正火拋丸矯直檢驗(yàn) 下面就每一工序的作用加以說(shuō)明： (1)長(zhǎng)棒料。從冶金廠來(lái)的棒料一般長(zhǎng)度為46m，到廠后應(yīng)經(jīng)檢驗(yàn)，主要內(nèi)容包括：化學(xué)成

42、分、直徑公差及橢圓度、表面有無(wú)缺陷，中心疏松級(jí)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(jìn)行定尺下料。用剪斷機(jī)下料的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率高、在斷口處無(wú)材料損失，缺點(diǎn)是剪口有馬蹄形。故這種下料只能用于產(chǎn)品兩頭需軋細(xì)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(chē)間主要下料方式。 (3)加熱。楔橫軋車(chē)間理想的加熱方法為電感應(yīng)加熱。它與燃料加熱比較，優(yōu)點(diǎn)為不容易發(fā)生過(guò)熱與過(guò)燒，產(chǎn)品質(zhì)量有保證；氧化鐵皮損失小；生產(chǎn)機(jī)動(dòng)靈活；生產(chǎn)環(huán)境好以及節(jié)省人力與地方；容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)等。所以，凡有條件的工廠都應(yīng)采用中頻電感應(yīng)加熱。 (4)軋制。軋制是楔橫軋軸

43、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(gè)生產(chǎn)流程的中心環(huán)節(jié)。對(duì)于碳素鋼和低合金鋼，一般軋制溫度為10001200。對(duì)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(dòng)機(jī)連桿)，一般取較高的溫度軋制，沒(méi)有特殊要求的取較低的溫度軋制。軋機(jī)的生產(chǎn)率一般為每分鐘612件(或?qū)?。 (5)空冷。多數(shù)軋件采用軋后空冷。空冷經(jīng)檢驗(yàn)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(tái)車(chē)式電阻正火爐進(jìn)行軸類零件毛坯的正火處理。正火的主要目的是得到符合切削加工的硬度(一般HB190220)；符合晶粒度等內(nèi)部組織的要

44、求以及消除零件的內(nèi)應(yīng)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(duì)于楔橫軋軸類件，尤其是細(xì)長(zhǎng)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(jī)的工作臺(tái)上墊上V形鐵，靠人工操作將冷下的軋件矯直。 (9)檢驗(yàn)。軋件質(zhì)量檢驗(yàn)的目的在于保證產(chǎn)品質(zhì)量符合鍛件的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。其檢驗(yàn)的內(nèi)容包括：尺寸與幾何形狀、表面質(zhì)量、內(nèi)部質(zhì)量、力學(xué)性能與化學(xué)成分等。第四節(jié)斜軋 783斜軋零件的原

45、理是什么? 螺旋孔型斜軋(簡(jiǎn)稱斜軋)的工作原理如圖5-16所示，兩個(gè)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(dòng)圓形軋件即旋轉(zhuǎn)又前進(jìn)，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。 784斜軋零件的特點(diǎn)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?yàn)樗鼘④堉频冉孛娴男筒?，發(fā)展到軋制變截面的軸類零件；它又是機(jī)械鍛壓技術(shù)的發(fā)展，因?yàn)樗鼘⒄w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(yùn)動(dòng)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，故又稱它為軸類零件軋制。 螺旋孔型斜軋與常

46、規(guī)的成形工藝鑄造、鍛造和切削等相比，有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)單機(jī)生產(chǎn)率高。軋輥每轉(zhuǎn)一圈生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品(單頭)或多個(gè)產(chǎn)品(多頭)。軋輥轉(zhuǎn)速一般為40500rmin，即每分鐘生產(chǎn)403000個(gè)產(chǎn)品。與鍛造相比生產(chǎn)率提高520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(dá)95以上，即可達(dá)到少切削無(wú)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(wú)切削斷頭)；二是軋后晶粒細(xì)化。因而產(chǎn)品的力學(xué)性能提高，某些斜軋產(chǎn)品的靜載強(qiáng)度較之切削產(chǎn)品提高了3050。 (4)勞動(dòng)條件改善。斜軋無(wú)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(dòng)完成，加上進(jìn)出料容易

47、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因而改善了勞動(dòng)條件，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)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(shè)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(zhǎng)520倍，同時(shí)可以大幅度減少生產(chǎn)人員、設(shè)備臺(tái)數(shù)、占地面積，故大幅度降低成本等。 孔型斜軋的缺點(diǎn)是：一是只能生產(chǎn)回轉(zhuǎn)體零件；二是模具設(shè)計(jì)與制造比較復(fù)雜；三是工藝調(diào)整難度大等。 由此可見(jiàn)，孔型斜軋是一項(xiàng)高產(chǎn)出、低消耗、可生產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品的先進(jìn)制造技術(shù)，但模具復(fù)雜，調(diào)整困難，故它一般適合于軋制產(chǎn)品形狀簡(jiǎn)單，長(zhǎng)度小于200mm。一般情況下，單個(gè)零件重量為1kg時(shí)，孔型斜軋的年經(jīng)濟(jì)批量是20萬(wàn)件

48、以上。 785哪些零件可用斜軋工藝生產(chǎn)? 孔型斜軋應(yīng)用于球磨鋼球、軸承鋼球及滾子、絲杠等球類件、柱類件、螺旋面零件或毛坯的生產(chǎn)。還可以用穿孔斜軋軋出空心毛管后，在帶芯棒的螺旋孔型斜軋機(jī)上軋出空心的回轉(zhuǎn)體零件毛坯，如自行車(chē)閘皮、軸的內(nèi)座圈等空心件。斜軋一般適合于軋制產(chǎn)品形狀簡(jiǎn)單，長(zhǎng)度小于200mm。一般情況下，單個(gè)零件重量為1kg時(shí)，孔型斜軋的年經(jīng)濟(jì)批量是20萬(wàn)件以上。 786斜軋軋輥的設(shè)計(jì)原則? 在螺旋孔型軋輥設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循下列兩個(gè)基本原則： (1)體積相等原則。體積相等原則是孔型斜軋軋輥設(shè)計(jì)最重要最基本的原則。體積相等原則為：在封閉孔型區(qū)段內(nèi)，任何位置孔型內(nèi)所包含的金屬體積應(yīng)保持為一個(gè)常數(shù)，

49、此常數(shù)為需軋出產(chǎn)品的體積加上一個(gè)不大的連接頸體積。 (2)連接頸相適應(yīng)原則。連接頸相適應(yīng)原則為：在任意位置，凸棱寬度與連接頸長(zhǎng)度相適應(yīng)。 孔型設(shè)計(jì)體積相等原則，是從總體上要求任意型腔內(nèi)金屬平衡；連接頸相適應(yīng)原則是從局部提出進(jìn)一步要求，保證任意位置凸棱寬度與連接頸長(zhǎng)度相等，也是建立在金屬體積平衡基礎(chǔ)之上的。 如果凸棱寬度大于連接頸長(zhǎng)度，則連接頸受拉，嚴(yán)重時(shí)被拉斷，使軋件在孔型中處于不穩(wěn)定狀態(tài)。 如果凸棱寬度小于連接頸長(zhǎng)度，則出現(xiàn)連接頸金屬多余，這種情況發(fā)生在未封閉孔型處時(shí)，由于連接頸的后伸，將后一個(gè)球推離凸棱，造成鋼球前半部短金屬的缺陷；這種情況發(fā)生在封閉孔型處時(shí)，多余金屬使連接頸變扁，既可能出

50、現(xiàn)不旋轉(zhuǎn)，又可能出現(xiàn)強(qiáng)迫將其扭斷現(xiàn)象，還可能出現(xiàn)疏松等缺陷。連接頸的疏松與中空會(huì)迅速向鋼球擴(kuò)展，造成鋼球心部的疏松乃至中空。 孔型設(shè)計(jì)體積相等原則和連接頸相適應(yīng)原則，二者相輔相成，對(duì)一般斜軋孔型設(shè)計(jì)是普遍適用的。然而不同的零件，由于其幾何形狀的不同，應(yīng)導(dǎo)出相應(yīng)的計(jì)算公式，并根據(jù)不同的情況，綜合運(yùn)用。 787斜軋鋼球一般有哪些設(shè)計(jì)方法? 斜軋鋼球孔型設(shè)計(jì)方法較多，常用以下方法： (1)孔型凸棱單側(cè)變導(dǎo)程法?？仔屯估鈫蝹?cè)變導(dǎo)程法又稱柱面輥孔型設(shè)計(jì)法，是建立在圓柱形軋輥坯上設(shè)計(jì)加工的方法，是前蘇聯(lián)設(shè)計(jì)的熱軋鋼球的方法。由于軋輥孔型可以在普通車(chē)床上加工，因而是目前廣泛采用的基本方法。它不僅適用于形狀簡(jiǎn)

51、單的鋼球、輥?zhàn)拥?，而且適用于形狀復(fù)雜的異形零件，如Q一7球頭、H一1階梯軸等。 其孔型特點(diǎn)為：1)單側(cè)變導(dǎo)程，另一側(cè)為基本導(dǎo)程。凸棱左側(cè)導(dǎo)程T是隨孔型展角變化的，而右側(cè)導(dǎo)程為不變的基本導(dǎo)程T；2)凸棱寬度由窄變寬。凸棱寬度從人料口到出料口是由窄變寬的，在孔型未封閉的第一圈及精整區(qū)，孔型的凸棱寬度可以是不變的；3)軋輥制造較容易，可以在普通車(chē)床上用變換掛輪的方法加工，因而對(duì)制造設(shè)備的要求不高，成球的幾何精度也不夠高。 (2)孔型雙側(cè)同步變導(dǎo)程法。孔型雙側(cè)變導(dǎo)程法又稱為錐面輥孔型設(shè)計(jì)法，凸棱高度是在錐形輥面上自然形成的，孔型設(shè)計(jì)與加工建立在錐面輥坯上，并且凸棱兩側(cè)導(dǎo)程均為變化的，是美國(guó)設(shè)計(jì)用于軋制

52、較小直徑的自行車(chē)鋼珠，目前常用于設(shè)計(jì)冷軋直徑365mm鋼珠。采用雙側(cè)變導(dǎo)程設(shè)計(jì)方法的出發(fā)點(diǎn)是為了簡(jiǎn)化孔型加工。然而，凸棱頂為斜面，按體積平衡條件建立方程求得凸棱寬度、螺旋導(dǎo)程等，變化規(guī)律并非簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，不僅計(jì)算復(fù)雜，而且加工精度難以保證。鑒于軋輥錐角和凸棱寬度值均不大，可將凸棱頂視為平直的，計(jì)算誤差甚小，這樣設(shè)計(jì)和制造就簡(jiǎn)單得多。 其孔型特點(diǎn)為：1)無(wú)基本導(dǎo)程，球形型腔中無(wú)平直段存在，對(duì)球形底部來(lái)說(shuō)只有一條變導(dǎo)程，對(duì)凸棱兩側(cè)來(lái)說(shuō)是雙側(cè)變導(dǎo)程，且無(wú)基本導(dǎo)程；2)凸棱寬度由寬一窄一寬變化，凸棱寬度的最窄處靠近切斷區(qū)，之后凸棱寬度又增加了；3)軋輥制造必須用專用機(jī)床，采用凸輪或液壓等仿形法加工。

53、輥坯的制造精度取決于加工工藝過(guò)程。 (3)孔型凸棱雙側(cè)不同步變導(dǎo)程法?？仔碗p側(cè)不同步變導(dǎo)程法是由北京科技大學(xué)提出的，該設(shè)計(jì)方法兼收了孔型凸棱單側(cè)變導(dǎo)程法和孔型雙側(cè)變導(dǎo)程法的優(yōu)點(diǎn)，是這兩種設(shè)計(jì)方法的發(fā)展。該方法能很好地滿足第一原則，較好地滿足第二原則，適用于各種形狀的零件設(shè)計(jì)，但加工工藝性差，必須在專用數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工。 其孔型特點(diǎn)為：1)雙側(cè)不同步變導(dǎo)程，凸棱兩側(cè)螺旋導(dǎo)程是變化的，但變化規(guī)律及變化量不等；2)凸棱寬度由窄變寬。凸棱寬度從入料口到出料口是由窄變寬的；3)軋輥制造難，必須在專用數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工。 788鋼球是如何軋制成形的? 將加熱的坯料沿軋輥軸向送人具有相應(yīng)球形的螺旋軋輥間，

54、軋輥的軸線與軋件的軸線互成一個(gè)不大的夾角，坯料被咬入到同向旋轉(zhuǎn)的軋輥后，旋轉(zhuǎn)的螺旋軋輥使軋件一邊旋轉(zhuǎn)，一邊成形、前進(jìn)，即軋件一邊成形，一邊呈螺旋式前進(jìn)，軋出鋼球。成形過(guò)程見(jiàn)圖5-17。 789帶螺紋的零件是如何軋制成形的? 斜軋螺紋時(shí)，為使軋輥上的齒紋和軋件螺紋方向一致，軋輥的軸線與軋件的軸線互成一個(gè)不大的夾角，軋制時(shí)，旋轉(zhuǎn)的軋輥使軋件沿軸線運(yùn)動(dòng)，呈現(xiàn)螺旋式運(yùn)動(dòng)，逐漸軋出軋件的螺紋。成形過(guò)程見(jiàn)圖5-18。 790常用的斜軋軋輥材料有哪些? 由于斜軋軋輥輥形棱角突出，軋制時(shí)單位壓力大、速度差大，所以軋輥材料要求選用高溫、高壓工作條件下耐磨損的。我國(guó)常用的材料如下： 熱軋：35CrMnSi、5CrMnMo、 5CrNiMo、3Cr2W8V。 冷軋：9CrSi、Crl2MoV、W18C14V。 熱精軋：W6M05Cr4V2Al、5W2Cr4V20 為了避免軋輥與軋件由于相對(duì)滑動(dòng)造成軋輥表面粘料，除用液體強(qiáng)力冷卻和潤(rùn)滑外，還要求軋輥的表面有較高的硬度。對(duì)于斜軋軋輥要求HRC>52，最好是HRC=6068。上述材料有的通過(guò)熱處理可以達(dá)到，有的則達(dá)不到，例如5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V直接熱處理達(dá)不到HRC>52的要求，為此常采用軋輥表面軟氮化