第五章 旋转成型机

第五章旋转成型机械2011.11.15旋转成形机械是指机器的工作部分或成形件作旋转运动，使金属材料经过塑性变形而得到所需要的形状和尺寸的锻压机械。一、旋转成形机械的特点（1）所需要的力能较小。（2）适用于轴对称件、普通锻压设备难成形的工件。（3）旋转成形的工件大多属于少、无切削加工工件，材料利用率高，精度高，产品效率高。（4）一般旋转成形设备结构简单，质量轻，工作时震动小，噪声小，劳动调节舒适，对厂房和基础要求较低。（5）操作容易，且易于实现机械自动化生产，提高生产率。与其他模锻设备可联合组成程控、数控及柔性自动化生产线。二、旋转成形机械的类型（1）工作部分作旋转运动，工件作直线运动的辊锻机。（2）工作部分作旋转运动，工件也作旋转运动的楔横轧机、斜轧机、辗环机漩压机、卷板机。（3）工作部分作直线运动，工件作螺旋运动的径向锻造机。（4）工作部分作旋转运动并带有直线运动，工件被辗压成形的摆辗机。5.2辊锻机工作原理：坯料经过上下两根旋转方向相反的锻辊上安装的弧形辊锻模，沿轴线方向连续周期性地产生延伸变形可以预断，也可以终锻成型。辊锻机的特点连续的局部变形，变形力小，所需设备吨位小。生产率高、节省原材料（10～20%）；投资少、质量轻、不需大的厂房和地基；机器工作无震动、无噪声；劳动条件好，便于实现机械自动化模锻生产；模具使用寿命高（可达几万件）；工件的金相组织纤维流线性好，力学性能高等优点。目前国内多用于机械压力机上模锻的预制坯辅助工艺用设备，便于实现自动化模锻生产线。棍锻机（贵州险峰机床厂）可与锻压机或螺旋压力机组成锻造生产线，配上机械手后可实现辊锻过程自动化。

由于辊锻速度高，预锻和终锻可在一火内完成。辊锻与锤锻相比，具有生产效率高，噪音和振动小的优点。

1．总体布置采用双支承式结构，由两个铸造机架支承上，下锻辊；

2．锻辊中间部分安装多付扇形模具，使工件经多次辊压延伸成形；

3．摩擦离合器和制动器采用压缩空气傅动，压缩空气阀由电气控制；

4．锻辊中心距和角度调整机构，可调整上、下锻辊的中心距和圆周错位；

5．超负荷时，过载保护装置可自动切断电源，以保护主机；

6．所有重要轴承均采用集中自动润滑；7．操作可用脚踏开关或按钮控制，通过选择开关可实现调整，单转或连续运转

辊锻机的结构

按送料方式分为卧式、立式和斜式辊锻机按结构形式分为悬臂式、双支承式和复合式辊锻机用途分为通用辊锻机及专用辊锻机

锻辊工作部分悬伸出机架外，便于装诉和更换锻模，特别适于环形模的装拆、更换。工作包角240～270˚，可以安装2～3个模膛的模具以在机前、机左、机右进行灵活操作，可以完成工件的拔长工序，但最适于展宽工序刚性较差，多用于制坯及模锻设备配套组成生产线机架多采用铸铁材料铸造成整体或分体式，用拉杆以预应力拉紧悬臂式辊锻机

双支承辊锻机工作部分是通过轴承支持在两直立的机架之间，刚度大，可以用于成形辊锻或冷辊锻，有时也用于制坯。可同时安装4～6个模膛的锻模，包角不超过180˚

机架受力较大，多采用铸钢件或钢板焊接件制成，并采用整体封闭式框架或双圆孔整体式结构。大规格的辊锻机采用组合式框架结构，分成上横梁、立柱及工作台数件，然后用拉杆预紧。

复合式辊锻机

锻辊由两部分组成，在双支承机架之间的锻辊工作部分为内辊，悬伸在机架外的部分为外辊。结构紧凑、刚度好，强度高。结合前两者的特性和优点适用于大批量生产锻件，在一台机器上可同时进行制坯和成形工艺，在内辊上可安装3～4副锻模，在外辊上可安装2～3副锻模。辊锻机的传动系统

机械传动系统都是由电动机、皮带、皮带轮、齿轮减速器、离合器、制动器构成。电动机的动力经皮带、齿轮减速器传递给锻辊。大皮带轮通常作为飞轮，并在其上装有离合器和制动器，用以实现辊锻机的寸动调节、手动、单动、连续循环运动的控制，同时保证了安全停机。辊锻机的机械传动又分整体式与分体式两种。1）整体式传动系统传动部分与机架部分紧密地结成一体，是现代辊锻机普遍采用的传动方式。结构紧凑、占地面积小，操作维修方便，便于起重运输，易于其它模锻设备组成自动生产线。锻辊间有多个齿轮传动

长齿齿轮传动

三连杆浮动齿轮传动2）分体式传动系统将辊锻机的传动部分与机架锻辊部分采用刚性联轴器、齿形联轴器或万向联轴器等连接方式传动。一般都装有飞轮，其工作状态是间隙性的，可充分发挥飞轮的蓄能作用。刚性联轴器传动

万向节联轴器传动系统万向节辊锻机的主要技术参数锻模公称直径D，决定辊锻机尺寸与基本性能的主要参数，也是完成辊锻工艺要求，选用辊锻机的重要依据

锻辊直径d，除考虑所传递的扭矩之外，还应考虑锻模的寿命。通常取d=D/1.5锻辊可用长度B，指可同时安装多少副模具的长度，通常B=D

公称压力F，两锻辊中间点上的最大允许负荷值

锻辊转速n，每分钟锻辊连续回转的转数

悬臂式辊锻机技术参数辊锻机的模具固定

1、扇形模用楔形压块固定

2、扇形模凸凹模定位用压紧环固定3、整体模用键固定

4、整体模用锥套固定

5、扇形模用模套固定辊锻模的调整

一些模具在制造或安装中出现一些误差，锻辊与轴承间有一定的径向或轴向间隙。另外辊锻过程中机架会产生弹性变形。常用的调整机构有锻辊中心距调整、角度调整、轴向调整3种调整机构。

1、锻辊中心距调整机构（1）压下螺杆中心距调整机构。

压下螺杆应校核压缩应力螺母螺纹部分接触的单位压力

青铜螺母，[p]取1470.9～1961.2Mpa

螺母与机架的接触面的挤压强度

对于不同材料，应取二者较小的[]值。青铜一般取5883.6～7844.8Mpa压下螺杆中心距调整机构的结构简单、易于制造，调节量大，便于实现手动或机动调节。该机构在双支承辊锻机和复式辊锻机上广泛采用。（2）偏心套中心距调整机构当偏心套机构只放在上锻辊或下锻辊上时，为单偏心套调整机构。而当偏心套机构同时装在上锻辊和下锻辊上时，便为双偏心套调整机构。偏心套端部装有扇形齿轮，扇形齿轮与固定在机架上的小齿轮啮合。调整时，转动小齿轮，并带动扇形齿轮及偏心套转动，这样便达到了调整锻辊中心距的目的单偏心套调整，锻辊中心距调整量较小，且调整后上、下锻辊中心点连线偏移铅垂线一角度，若采用送料机等送料装置送料的话，还需调整送料中心线。双偏心套中心距调整机构的锻辊中心距调整量大，且克服了单偏心调整机构的上述缺点。偏心套中心距调整机构的结构简单、调整方便、刚性好，各类型辊锻机均可采用。（3）楔块中心距调整机构

手轮和螺杆的转动带动上楔块左右移动便可实现锻辊中心距的调整。这种结构简单，刚性好，但调整量小，而调整力需较大2、锻模的角度调整机构（1）调整套的角度调整机构调整套用平键固定在锻辊上，上锻辊齿轮空套在调整套上，松开螺钉11和12，拧紧螺钉时3和10，或者反过来操作，调整套相对上锻辊齿轮转一个角度当需要角度调整量大时，可将上锻辊齿轮与下锻辊齿轮脱开，转动锻辊一定角度后再使齿轮啮合，然后再用螺钉微调即可（2）轴套齿轮锻模角度调整机构带有导柱的方头扳手插入调节螺旋副的螺杆的方孔里，推动棘爪轴右移并压缩弹簧，使棘爪与端面棘轮脱开，旋转扳手，使调节螺旋副的螺杆与螺母轴相对移动，带动调整套及上锻辊旋转一角度，达到角度调整的目的。调整后，取出方形扳手，弹簧使棘爪复位嵌入棘轮内，角度调整机构锁紧。操作简单方便，调整量较小（3）三连杆浮动齿轮锻模角度调整机构

转动手轮带动链条及蜗轮蜗杆机构转动，使调节螺杆作上下移动，并带动连杆系统移动。使得上锻辊相对于处于制动状态的下锻辊转了一个角度调节操作方便，具有较大的角度调节量，精度高、准确可靠，可以同时完成较大的锻辊中心距的调整量。多用于双支承辊锻机和复合式辊锻机。3、锻模的轴向调整机构调整结构通常放在下锻辊的轴端。当调整时，先将定位块松开，然后转动调整套，使下锻辊相对于上锻辊作轴向移动，模具对正后固定定位块。调节操作方便，精度高，可作为锻模的微调，多用于双支承辊锻机5.3楔横轧机及斜轧机一、工作原理二、楔横轧机及斜轧机的工艺特点

与一般的切削加工和锻造工艺相比，生产一些在长度上变断面的轴类零件，具有生产率提高3～7倍，材料利用率提高20～30%，模具寿命提高5～10倍，无冲击少噪声，工人劳动条件好等优点。模具尺寸大，加工制造较难，工艺调整复杂。适用于生产批量大的轴类零件，特别是阶梯轴，如汽车、拖拉机、电动机。纺织、兵器等设备上的轴类零件。另外楔横轧机还适用于模锻的预制坯工艺，如五金件的预制坯生产。1、楔横轧机的工艺特点2、斜轧机的工艺特点与切削加工或一般锻造工艺相比，对于生产一些回转体零件，同样具有生产效率提高3～7倍，材料利用率提高20～30%，模具寿命提高5～10倍，无冲击、少噪声，工人劳动条件好等优点。但也存在着模具设计、加工及工艺调整复杂等缺点。斜轧机主要适用于生产批量大的回转体零件，如轴承钢球及滚子、球磨钢球及圆柱体等零件。另外三辊斜轧还可以生产高翼缘产品，如机床上的丝杠、齿轮滚刀毛坯、环形散热器等。三、楔横轧与斜轧的运动原理1、楔横轧的运动原理轧辊表面任一点的圆周速度

工件表面任一点的圆周速度轧辊表面上A、B点的速度分别为VA、VB工件表面A、B两点的圆周速度为vA、vB一般轧制情况下在AB之间一定存在一个在轧辊上和工件上圆周速度都相等的点，定为K点。K处轧辊、工件的圆周速度相等就是说该点为无相对滑动。在KA段上轧辊速度小于工件速度，A处速度相差最大。在KB段上轧辊速度大于工件速度，B处速度相差最大。速度相差越大，轧辊的磨损也就越大。轧辊转速越高相对滑动速度越大，轧辊的磨损也越严重，轧辊转速不能选的过高，也不可能选的过低，轧辊转速过低会影响到机器的生产率，通常楔横轧的轧辊转速为6～25r/min。K点的位置可根据轧件力矩平衡条件确定，一般不作计算。而通过实测轧辊转速与工件转速求得。2、斜轧的运动原理工件轴线与轧辊轴线交叉，交叉角为α，螺旋轧辊在交叉点O的圆周速度轧辊螺旋孔型的导程为s时，工件所受螺旋孔型的推动速度当轧辊螺旋孔型的螺旋升角为β时有实际轧辊的孔型在轴向导程和凸棱高度是变化的，所以轧辊孔型的螺旋升角β也是变化的，轧辊倾角α还需根据不同的轧制特点作适当的调整。导程s相同，螺旋升角β不同，得到的辊径Da不同。而且β取得越大，辊径可以越小。在实际生产运用当中，轧制较长的产品一般β取4˚～6˚。四、楔横轧机的分类及特点按结构形式可分为辊式楔横轧机、单辊弧形式楔横轧机、板式楔横轧机1、辊式楔横轧机的分类及特点在生产实际中较另外两种楔横轧机应用较广

辊式楔横轧机特点：（1）生产效率高，通常6～25件/min；（2）轧制过程稳定产品精度高。有左右导板加以控制（3）方便、准确地实现径向、轴向、相位角以及喇叭口的调整。（4）轧辊模型加工较困难。（5）辊式楔横轧机总体占地面积较大，而立式楔横轧机又比卧式楔横轧机要占地面积小些，进出料方便。轧辊直径大于400mm时多采用立式楔横轧机。（6）三辊式楔横轧机具有产品精度高，工件心部应力状态好，不易出现中心疏松缺陷，无导板等特点。三辊轧制的轧辊最大外径受最小轧件直径的限制2、单辊弧形式楔横轧机的特点（1）结构简单、体积小、质量轻、造价低。（2）与版式轧机相比，没有空行程，生产率高。（3）内弧形的模具加工制造困难。（4）轧制过程中工件绕轧辊作行星运动，无法加导板，故易出现工件歪斜卡住现象，特别是非对称工件轧制。（5）模具的径向及喇叭口调整困难，生产工艺不稳定。国内外虽然都出现过，但都未有得到发展。3、板式楔横轧机的特点

特点是模具制造容易。由于大部分采用液压驱动，也就具有结构简单、体积小、占地面积小、调整简单等特点。板式楔横轧机为直线往复运动，单向工作，空行程返回，故生产率较低，一般为每分钟4～10件。主要适用于生产率要求不高，长度较大的产品。目前我国多用于五金行业花色手钳的制坯工艺。济南沃茨数控机械公司4、立式双辊楔横轧机的结构布置整体式楔横轧机是指包括电动机、减速器、齿轮箱在内的传动部分与工作机构合为一体的布置形式。它具有结构紧凑、占地少，用于制坯工艺的便于加入到模锻生产线。分体式楔横轧机是指