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楔横轧工作原理及特点

浏览次数: 日期:2015年8月20日 15:05

  楔横轧工艺的基本原理是,将加热后的棒材送入两个同向旋转的带有楔性凸起的模具中间,棒材在模具的带动下,作与模具反向的回转运动,同时材料发生径向压缩变形和轴向延伸变形,从而成形阶梯轴类零件。


图1  楔横轧原理

  楔横轧机类型有辊式、板式和单辊弧式楔横轧机。三种类型的楔横轧机相比,板式楔横轧机模具制造较为简单,模具的调整比较容易,因而轧件的精度较高,并且工艺可靠,轧制时毛坯的位置固定,因此不需设置侧向支撑毛坯的导向尺。总之,它适用于轧制复杂外形结构,精度要求高,零件品种变换很多的情况。但其行程大小受到限制,所以,变形程度也受到影响,同时,板式轧机有空行程,故影响到生产率和变形程度都不能很大。易于实现自动化生产。总之,辊式轧机适用于对产品精度要求不高,且同时轧制一个或几个零件的情况。辊式轧机是三种类型中运用最多的一种。圆弧式轧机适用于大批量的为以后锻造供坯的生产情况。
  应用楔横轧技术可完成各种台阶轴类零件预锻初加工。其中台阶形状为直角台阶、斜台阶、圆弧台阶(包括凸圆弧台阶和凹圆弧台阶)和窄凹档台阶等。既可以是单台阶也可以是组合台阶,产品如图  所示。实际生产中,考虑楔横轧模具设计和制造复杂性及成本等因素,楔横轧技术适用于轧制长度小于 1600 mm、年批量大于3-5万件的轴类零件。
  楔横轧既能生产轴类零件也能给模锻工艺提供体积分配精度高的预制坯,进行小飞边和无飞边的精密模锻,节约大量原材料。楔横轧这种零件成形工艺以其连续、局部的成形方式,在阶梯轴和回转体类件的制造方面显示出特殊的优势:
  (1) 生产效率高。我国用锻造、切削工艺制造轴类零件的速度是每分钟1~2件,国外的最快速度是每分钟4~5件。而楔横轧机轧制轴类零件的速度是每分钟6~20件,是切削方法的3~10倍,锻造方法的3~5倍。
  (2) 产品精度高,偏差小。热轧件径向尺寸公差可以控制在0.2mm~0.5mm之间,
长度尺寸公差可以控制在0.1mm~1mm之间。采用高刚度轧机和冷轧机尺寸精度还可以提高,甚至可以达到无切削加工,节材率与切削方法相比提高20%-40%,与锻造方法相比提高10%~20%。
  (3) 产品质量好。楔横轧产品由于金属纤维连续,晶粒细化,产品的晶相组织好,综合机械性能可以提高20%左右。
  (4) 节省原材料。由于楔横轧成形轴类零件时无飞边,因此,材料的利用率较传统的锻造工艺高10%~30%。另外,楔横轧制坯可使金属分配适合成形工艺的需要,为精密锻造提供毛坯。
  (5) 设备投资省,模具寿命长。楔横轧是局部变形过程,工作载荷小,因此设备重量轻,体积小,投资省。由于加工冲击小,模具服役时间长,一次使用寿命可达到10 万件以上,容易实现自动化生产,适合大批量生产。
  (6) 工作环境好,劳动条件得到改善。轧制过程是一个短时间的连续性小变形,无冲击,低噪音(一般小于70db),符合现代制造业的环保要求。
  当然,楔横轧技术也有其自身的一些问题。它的工艺与设备特殊,通用性差,模具非常复杂,设计、加工难度大,因此只适合于大批量生产。

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