楔横轧技术的发展与展望

楔横轧技术的发展与展望1.楔横轧技术的发展历史1.1楔横轧的工作原理及特点用两个装在同向旋转的轧辊上的楔形模具，在楔形模具的楔形凸起的作用下带动轧件旋转，并使毛坯产生连续局部小变形，最终轧制成楔形孔型的各种台阶轴。楔横轧的变形主要是径向压缩，轴向延伸。图1楔横轧原理图2楔横轧方式楔横轧工艺特点:1)具有高的生产效率:生产效率可达10件/分钟；2)材料利用率高:材料利用率可达90%以上；3）模具寿命高:模具寿命是模锻工艺模具寿命的10倍以上；4）产品质量好:产品精度可达钢质模锻件国家标准中的精密级，直径方向可达±0.3mm长度方向±0.5mm。1.2楔横轧零件的应用楔横轧工艺主要适用于带旋转体的轴类零件的生产，如汽车、拖拉机、摩托车、内烧机等变速箱中的各种齿轮轴、发动机中的凸轮轴、球头销等。它不仅可以代替粗车工艺来生产各种轴类另件、而且亦可以为各种模锻零件提供精密的模锻毛坯。一般一种产品的经济规模批量应达到年产7万件以上.。喇图3.楔横是轧轧件粥1.3发展河历程槽早在十九世威纪，人们就撑开始探讨用胀楔横轧的方花法生产轴类套零件，但是脊由于当时技咽术的限制一考直使此项工郑艺未能用于抛生产。直到疲上世纪六十语年代，随着降捷克斯洛伐另克在莱比锡啦国际博览会墙上的展出，陷才引起了世轨界各国科学径工作者的广四泛重视，从异而使楔横轧娱技术成为世誉界上众所周姨知的轴类零迹件加工新工隆艺。本之怪后，英德日孝本以及前苏巡联等国相继历对此技术进奶行开发研究眼，不仅从其拼变形机理，塘而且在工艺辨参数、装备蒸上也进行了且广泛的实验拖研究，取得继了一定的成年果，并不断咱运用于工业伯生产之中。辆目前，国外介用楔横轧工摸艺生产的轴懂类另件己达粱百种，其工座艺装备也得班到了长足发坊展妻我国从19己63年起，嗽国内几所大软学及科研院盯所就开始进寨行了这方面季的探讨与试租验工作，直欺到上世纪七券十年代初才蜓获得了汽车得球头销的楔扑横轧工艺的乓初步成功。判到八十年代悉未九十年代仆初，象木凿塌、五金扳手察毛坯等较简揪单零件才逐鬼步用于工业筒生产。随着酬对楔横轧技园术的不断深找入研究、使踩此项技术得全到了不断发宋展，从而也后使其越来越戒得到了工业舞企业的广泛娘重视。魂目前，国内叙至少建立了叫几十条楔横虹轧生产线，分用此工艺生扯产的零件也东有近百种，牵如汽车齿轮异箱中的一轴青、二轴、中懂间轴，发动染机中的凸轮游轴等零件以管及为连杆、启汽车半轴提焰供精密锻坯抖等。嗽2.楔横轧阿设备的种类术及结构特点转2.1楔横顷轧设备的种予类笨目前，国内花外有近十几弊种规格型号娃的楔横轧设终备，但其基阁本类型如图盟所示.。箩弧形式楔横料轧机滴部应件双辊式楔鸦横轧机编拥板式楔横轧楼机裕武图4宅楔横轧约机基本类型悉秀弧形式楔横龄轧机锻弧形式楔横蓝轧机主要特团点是结构简阶单、重量轻莲、造价低，岭只需驱动一宿个轧辊，而蚊不需分速机品构以及万向失联轴器、相月位调整机构澡等。但是由炊于该机构具炕有无法加导该向板、工艺咳调整困难、盟不易稳定致弟使产品精度瓜难以控制以倒及一支内弧况形的楔形模昏具不易加工经制造等严重灿缺点，因此而此种类型轧猜机应用较少忙。钳边双辊式楔横碍轧机芽双辊式楔横药轧机由于具法有生产效率妄高、调整方敢便、工艺稳晨定以及模具校加工制造相拦对容易等特紫点，是应用席最为广泛的话楔横轧机。匙此种轧机国杯外以捷克Ｕ吗Ｌ型和前苏白联ＪＩ型为胃典型代表。孝形喘板式楔横轧阀机备板式楔横轧郊机是依靠两扑个装有楔形贴模具的轧板待做往复相向泽运动从而使耐轧件轧制成捡形的一种轧夹机，这种轧歉机其突出特屿点是模具制腔造容易。其薄驱动方式多浮为液压传动兔，因此具有谋结构简单、返造价低。聋2.2双辊扔式楔横轧设龟备冰玻前苏联ＪＩ叨型Ｊ面Ｉ型为分体事式楔横轧机障，机架为开示式，机架盖券靠拉杆及斜逢楔与机架连菌接，减速机辉靠万向联轴郊器与主机连钳在一起，因氏此占地面积已大，无制动舌器离合器。初它主要用于治轧制大中型绝轴类另件。响图5姨ＪＩ型楔横狡轧机负表1Ｊ蒙Ｉ型楔横轧赤机主要参数顺[1]诱志誉规格蛙参数祖JI-65纠0冈JI-80稿0赛JI-10予00象轧辊直径/狱ｍｍ勺650伟800棍1000侍轧辊长度/概mm沿600鬼750失750角轧件最大直午径/mm潜50葬80执100诵轧件最大长邮度/mm呈550膀700诉700腐轧辊转速/唯r.min旬-1穗18.5策0~23党14座电机功率奸/k泳W掏55括80考100弟轧机重量搞/弊ｔ青15鸽25冷32叮外形尺寸（仪长X宽X高酷）松/乒m胶3.5X1灯.8X2.子4桑4.9X3揭.0X3.我4偶7.0X3嚼.0X3.雹4孕肚捷克ＵＬ型妇轧机豆主要特点是柳结构紧凑、塌占地面积小羞、带有离合兰器和制动器药调整方便，瞎便于与模锻幻成型配线使千用。惯折型分体式双蜡辊楔横轧机疾。礼这种轧机梳的工作机机怨构和传动机地构是分开的哨，中间通过猴万向联轴器喊联结。没有删安装离合器丹，因此机器述只有连续运幅转模式，多证进行正面上钉料；通过变践频调速也可骗进行轴向送上料。调整工钟作轧辊端部低机构，可以稼方便的实现趟轴向和相位预的调整。工翁作机构机身棍多为铸钢结忘构并加预应松力安装，故缎机身刚度大裕，轧件尺寸证精确，该机且还据有结构慕简单、维护叶检修方便等吓优点。但由盈于结构分置丛、占地面积暴大，因而不纸太适合与模蚊锻生产线配吓套使用。该虑种轧机在我转国应用普遍玉，其主要用熊于生产各种挖汽车台阶轴当等。泰图6踪ＵＬＳ10煌0型双辊楔蒸横轧机晶表2Ｕ蜜Ｌ型楔横轧彼机主要参数滴[1]超琴宁规格喝参数暑ＵＬ35卖ＵＬＳ10夫0汗ＵＬＤ55煮轧辊直径危/故ｍｍ傅600阅1000蔑600适轧辊长度辽/虎mm锈400闻800妥500叮轧件最大直欣径逐/兄mm脂40榨100幅55施轧件最大长唐度码/问mm越320据750盒450疤轧辊转速炭/禾r.传min子-1雀10~15漆0~9薯8~6押电机功率液/键kW近40/60侍158岔55状轧机重量劣/库ｔ雹9.4轰45控外形尺寸（肺长X宽X高狠）桨/猜m抛6.5X1跟.5X3.朵2策6.4X3遍.3X3.件8朴2.95X丈1.69X递2.86点图7Ｈ型罪分体两辊式龙楔横轧机台表3Ｈ型返轧机的主要傍技术参数忠[5]需规格源参数尽H500元H630千H800沃H1000惩H1200唯轧辊中心距召/若mm狼520骑660袄800-8凯50慎980~1洞060罗1160~好1250蝴轧辊直径询/涉ｍｍ仗500揪630/7律00券800驴1000哈1竞200甘轧辊长度机/葬mm乐450青500灰700草800和1200框轧件最大直岔径动/史mm前30盲30/50姿80喂100密120接轧件最大长英度锈/锻mm秀400站450带600嚷800桥1000店轧辊转速r尊.min爷-1弦12/15健8/12梅6/9畜6松6凉轧辊相位角擦调整量/院°拼±济3丛±芬3惩±仿3瓜±甲3解±古3堂电机功率捕/结kW也30胃40很60纵95晶150倾轧机重量钞/亲ｔ外6猫9熟34俯48器75咸致D46系列悟整体两辊式柜楔横轧机肿就D敬46系列轧垫机的工作机损构与传动机灭构合为一体腊。因此具有秘结构紧凑、高外形美观占井地面积小等横特点。由于更装有制动器榜和离合器，轻可实现连续余、半自动单封次及调整等域工作模式；口通过上置式材蜗轮蜗杆机磨构，上轧辊茄可实现上下怕直线移动以衣调节轧辊间工距。下轧辊缠通过齿轮箱途中的相位调诵整机构可实梯现旋转运动下以调整模具月的相位；轧筋机据有的超姿负荷保护装禾置可实现机博器的安全保坏护。该种轧吨机不仅可以卫轧制各种大便中型轴类零链件，而且还楼可以做为模断锻生产线上卖的制坯设备住，为模锻工寒序提供精确乒毛坯龟图8整聋体两辊式楔谁横轧机疼表4爸D46系列扔轧机的主要带技术参数词[5]悔规格漫 都参数修 屡D46-3字15延D46-4洋00虹D46-5扮00励D46-6莲30帮D46-8阁00明D46-1给000菜D46-1鼻250菊轧辊中心距低/特mm泪315吓400安500茎630宣800比1000顺1250符轧辊直径型/元ｍｍ佣250显320忙400价500框630疮780西980瓦轧辊长度犁/堂mm突250跑300魔400锻500厉650角800叼1200毛轧件最大直爷径伯/稳mm国15固25忘35吧50虏80乳100罢130达轧件最大长气度筑/烧mm落230续280拣350斑450杯600迎750雕1100赢轧辊转r.喇min愧-1粮12/16严12/16帆10/14团10/铁14彻8/12伶6/10谷6/10坐轧辊中心距维调整量捎/撑mm群≥±验8群≥±发10克≥±璃12迷≥±匠15溪≥±火20法≥±攀25医≥±叉30熔轧辊相位角鸡调整量/钱°播≥±鹅3侄电机功率k隶W树7.5~1勿5臣15~22在22~30旁30~45巡55~75码75~11丝0碑110~1舍60舌图9D除46整体两慰辊式楔横轧永机亿2.3平板登式楔横轧设宽备厘板式楔横轧勾机是依靠两哄个装有楔形愚模具的轧板胁做往复相向治运动从而使晴轧件轧制成赶形的一种轧填机，这种轧摸机其突出特渐点是模具制辨造容易。其耻驱动方式多筋为液压传动跑，因此具有狼结构简单、绳造价低计图10秧德国立式板怒式楔横轧机辣跃饿图11淘白俄罗斯卧虏式板式楔横志轧机排4撑7系列平板明式楔横轧机爱须Ｄ47系列天轧机是水平湖放置的，即状在机架中装车有上、下两税个水平放置椒且工作面相般向的平板轧驻板，由油缸搅和齿轮、齿伞条机构带动殿两个轧板作胀左右相向往虏复运动,其施中一个方向戏的运动为工助作行程，另救一个为空行为程。如图9佩所示。由于半水平放置，劲可以不加导馒板，故适合付轧制较细小歌轧件；模具准由分段组合款式平板轧模翻组成，故加流工简单，可涨整体率火，脸模具寿命高衬。但由于该隔机为液压传蜘动，带有较隙大的液压站好，并和主机脏分开放置，斯故占地面积挺较大，并且予有上下轧板圆间距调整较厨为困难，修咏模不方便等晶缺点。蝶目前我国应漠用的平板轧弄机最大轧件忧直径不超过逼φ舒60。逐友表5D停47系列轧禁机的主要技书术参数轻规格侧参数由D47-2贸5X300烛D47-3治2X350败D47-5艰0X450常D47-6情3X550求可轧坯料最颤大直径端/肝mm渠25栗32静50悄63徐可轧工件最达大长度若/震mm或300廉350脂450垫550专轧板工作部余分宽度裁/擦mm子350羊430弱600中780逃轧板长度屯/前mm丢1000那1250悟1600盆2000偶轧板间距离阴/垫mm汇60皮80耍100意130树轧板间距调诉整量为/服mm昏15丹15猪20裕25荣油缸行程倒/日mm毅1060读1320涌1680外2140稻工作次数住/叨r.m接in鸽-1啄13铜11田8祸6补电机功率k砍W腊22菌30孤2X22劳图12掀Ｄ47系列方平板式楔横酬轧机洒3.楔横轧渔工艺参数及巾模具设计复3.1楔横验轧工艺的主姓要参数淘楔灿横轧变形是铺在模具压力娃作用下，从察轧件与模具彼接触的表面缝开始的，随壶着压下量的跪增加，塑性袖变形不断向看里渗透，直栏到内部也产里生塑性变形厕。随着模具看的旋转，这琴样的变形将逗在轧件的整序个断面上连喉续。楔横轧缝变形在轴向秀方向随着楔离形的展宽逐贼渐移动，轧醉件中部在楔运入开始时为匹变形区，随志后变形区一霉分为二，中邮间段变为已赛变形区，并洲逐渐扩大。奔图12轧制炉成行过程胁楔展角孕β缠:是指两摸个成形楔之魄间的夹角，通通常用财β仍表示4强°≤β≤弟12久°督成形角丈α孝：是指成米形面与基面汤之间的水平我夹角,通常吴用凉α炊表示。15吧°≤α≤踩35板°谈断面缩减率末：廉拍因浪禾谢父匹式中绝，d0和d誓1分别为轧恒件原始直径朽与思后直径樱。一次轧制坚断面缩减率钟应小于75陡%。对于产晋品直径差较钱大，现ψ调＞75%时医，应考虑分偏两次成形，添这两次成形爆可在轧机旋悲转一周内同耕时完成。肆投轧件旋转条柔件万摩擦系数场截齐曲线形3.2楔横例轧工艺主要葵产生的轧制学缺陷敌轧件内部产雷生疏松与空疮洞(曼内斯飞满效应):亲这主要是由煌于轧制工艺油的参数不合栏适,并且轧饱制过程中轧峡件内部的组复织反复受交掌变应力的影绪响等引起这阵是轧件的最割严重缺陷，曾是不允许的端头凹心坦轧件拉缩、刷拉细始轧件表面产恐生螺旋痕昼3.3楔横笼轧模具的设乎计及加工雕纹模具设计要嘱点畅无轴向力雷平衡业阿模具作用到瓣工件上的轴恩向力应平衡粱，确保工件渣不产生左右告窜动。对称阅轧制可实现影轴向力平衡江。非对称工停件尽量两件慕一同成形，沫可实现对称弹轧制并提高峡生产率。如纤无法实现对赚称轧制时应冷适当设计模诉具使轴向力应接近平衡。冠猜满足旋诞转条件乏染工件旋转是陵实现楔横轧桃的必要条件骆。影响工件恩旋转的有模戏具几何参数饰和模具与工捷件间的摩擦辫系数等因素危。其中摩擦熄系数的影响蛮最大。增大陶摩擦有利于暴工件旋转，填模具成形面优粗糙化是使侵工件旋转的争最有效手段荣。怀对不产生拉边缩凳纤保证成形成印过程中不因真轴向力过大饶而使轧件出齿现拉缩，产升生细颈。变夕形量过大，仆成形角之α再和楔展角调β垒过大都使轴逮向力过大，蹦易于产生拉弹缩现象。惩泻内部不产生畏疏松溉尤轧制时易出轮现的曼乃斯稼曼效应即产荷生疏松应予惑以重视。综挂合考虑工艺狸参数与变形柜参数的组合宏，可有效的格防止出现疏淋松。俱测模具的加工脑模具的材料鸽：5CrM雹nMo去5CrNi耽Mo肠ZG55点热处理要求牙：调质处理捉，硬度HR禁C30~3壳6布模具寿命：趋一次修模2交0万次，可雨修2~3次传统加工:鸡普通车床蝴:通过选择呀挂轮来获的驰所要求的螺稿距。数控车床:秤现代加工方者法：二维设慢计私→通三维造型涝→对生成加工代勾码敲→喜数控加工中惨心成4.楔横轧樱技术的发展却展望析4.1工艺而技术的发展聪主进一部研究煤轧件在轧制稿过程中的受送力模型以及埋金属在轴向取转移规律与薯工艺参数之屯间的关系，门为多楔轧制杠以及偏心轧抹制提供理论涉依据。纱族楔横轧模具饿设计的CA化D技术的应兔用利用开助发的楔横轧视模具设计的吧CAD软件嗽,不仅使模熟具的设计变影的简单，而石且还可获的窑三维图形，子生成加工代料码，可直接俘输入到数控碗加工中心，却进行模具的乡加工，这样巧可极大的提寄高设计和加夜工效率。咐图13楔城横轧二维模朝具工程图系慧图1之4楔横轧躲三维模具图起忘楔横轧工艺朱数值模拟与归物理模拟氏利用有限元打技术，对楔尺横轧工艺可伍进行数值模统拟以得到轧高件内部的应勒力应变场信饿息，不同工肝艺参数对应欲力应变场的纪影响。这对祖于认识楔横栽轧工艺过程冠中材料的流驱动规律，优都化模具参数窑设计提供了舌理论依据和送设计指导。坛图15楔鸦横轧成型过搞程模拟图凤楼4.2设备叹的发展剥泊设计新机能器结构，满愧足轧件不同德要求。如平吓板式楔横轧炒模由于其加损工简单（只问需传统刨铣欺工序）越来臣越受到人们科的重视，因眯此，改进目相前平板轧机匆的功能结构让，应是当务塑之急。采用株斜楔式蜗轮助蜗杆结构，巡以实现轧板岸间距的调整馆；实现上轧扶板可移出式催结构可方便搞修模；采用拦双工位轧模陵布置结构，仓以避免空行露程，提高生搜产率；使两扇轧板垂直放手置或成45鄙°排角方置，不欣尽有利于氧涌化皮的清除金，而且有利押于出料。平党板楔横轧机矩的技术关键沃是保证两轧办板绝对同步生、间隙调整蕉方便而结构轧不易复杂。熔镜完善功能部冰件，提高产庄品的整体性筹能。目前所亮开发的楔横仇轧设备，基段本具备了楔已横轧工艺对板设备的要求滚，如为了保衬证轧件径向惧尺寸，两轧隔辊间距可以券调整，为了宗使上下模具蕉型槽一致，煤可以调整轧顶辊相位等。跳这些参数的装调整都是在水试轧之