【導讀】748．什么是機械零件軋制技術?車變速箱中的階梯軸，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。材、板材、管材等。機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。件軋制稱為特殊軋制，其軋機稱為特殊軋機。傳統(tǒng)的機械零件大多用普通軋制方法軋制出的型材作原料，經(jīng)機械加工成零件的。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。由于將往復斷續(xù)成形改變?yōu)榛剞D(zhuǎn)連續(xù)成形，生產(chǎn)效率顯著提高，由于鍛造為整體斷續(xù)打擊成形，并且要經(jīng)多個工步模腔成形零。材料利用率平均可以提高20％左右，節(jié)約材料顯著。其變形特點為連續(xù)局部小變形。輥鍛件的內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良，力學性能好，疲勞壽命高。輥鍛時無沖擊，噪聲小，易于實現(xiàn)機械化和自動化。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。

　　

【正文】 — 碾壓件半徑； γ—— 擺角。 每轉(zhuǎn)進給量的大小關系到設 備重量和功率，關系到鍛件質(zhì)量和生產(chǎn)率。在設備允許的情況下，應盡量選用大的進給量。通常擺碾機的進給量為 S=0． 2— 2mm。 806．擺頭轉(zhuǎn)速是多少才合適 ? 擺頭轉(zhuǎn)速與生產(chǎn)率和電機功率成正比，與設備噸位關系不太大。一般設備噸位小時擺頭轉(zhuǎn)速可高一些，如擺碾鉚接；設備噸位大時擺頭轉(zhuǎn)速要低一些。冷碾時為減少工件產(chǎn)生表面加工硬化，擺頭轉(zhuǎn)速也不易太高。擺頭轉(zhuǎn)速也不能太慢，這樣不但生產(chǎn)率低，而且熱碾時模具受熱時間長，壽命短。一般擺頭轉(zhuǎn)速通常在 30～ 300r／ min，有進一步增大的趨勢。 807．擺碾 模具的工作環(huán)境如何 ? 擺碾屬于連續(xù)局部小變形成形工藝，其模具受到的是交變的偏心載荷，工作環(huán)境較差。有如下特點： (1)熱碾時模具與工件接觸時間長、溫升高，最高可達 700～ 800℃ 。若模具材料熱硬性不好，則很快就會損壞。 (2)模具在高溫下受交變載荷作用，容易產(chǎn)生疲勞破壞。 (3)若模具在熱碾時采用外部水冷，則模具內(nèi)外溫差較大，熱應力嚴重，可能引起模具產(chǎn)生裂紋。 808．擺碾模具出現(xiàn)缺陷的常見形式是什么 ? 擺碾模具經(jīng)常出現(xiàn)的缺陷形式是： (1)塑性變形。模具的凸 出部分在工作中長期受高溫作用而產(chǎn)生退火，在壓力作用下沿受力方向發(fā)生塑性變形，使模具報廢。 (2)側(cè)壁周圍縱向裂紋。圓形模膛在金屬填充過程中會產(chǎn)生切向拉應力，使側(cè)壁上的微裂紋擴展，出現(xiàn)宏觀裂紋。 (3)脆性破裂。由于硬度過高或結(jié)構不合理產(chǎn)生應力集中，使擺碾模具在使用中發(fā)生突然脆性斷裂。 (4)熱疲勞龜裂。由熱應力引發(fā)模具疲勞產(chǎn)生裂紋，這種破壞多發(fā)生在凸起部。 809．擺碾模具材料應具備哪些性能 ? 由于擺碾模具工作條件差，模具材料應具備以下性能才能勝任其工作。 (1)有較好的耐熱疲勞性能，使模具在經(jīng)受冷熱及載荷頻繁交變的工作條件下不產(chǎn)生熱疲勞裂紋。 (2)有良好的回火穩(wěn)定性和紅硬性，使模具在工作時不致因高溫下受力而產(chǎn)生塑性變形。 (3)有良好的導熱性和淬透性。 (4)有高的耐磨性。 (5)經(jīng)濟性好，價格低。 810．擺碾模具基本結(jié)構有幾類 ? 擺碾模具結(jié)構分立式和臥式兩大類。 立式擺碾模具用在立式擺碾機上，適合于碾壓長度較短的鍛件。它由擺動凸模和固定凹模組成。一般將鍛件中形狀復雜的部分放在固定凹模中成形，將形狀較 簡單的部分放在擺動的凸模中成形。 臥式擺碾模具用在臥式擺碾機上，適合碾壓帶法蘭的長軸類鍛件。它由擺動凸模、活動凹模和固定凹模組成?；顒影寄Ｅc固定凹模之間由銷釘和鎖緊裝置連接。 811．擺碾模具的模膛設計特點是什么 ? 擺碾模具上固定凹模模膛的尺寸和形狀可直接比照冷鍛件 (冷碾 )和熱鍛件 (熱碾 )(圖523)上的相應尺寸和形狀進行設計。擺動凹模由于其擺動中心線與機器主軸線相差一擺角，所以擺動凹模模膛的尺寸和形狀都要根據(jù)擺碾特點在鍛件圖紙基礎上進行重新設計。其主要特點是： (1)鍛件 圖上凡是與軸線相垂直的平面，在擺動凸模上都設計成錐面或錐臺面，其錐頂角均為 α=180176。一 2γ， 如 圖 523 所示。 (2)鍛件圖上斜面的斜度要做相應增減。其中凸模上的內(nèi)斜度 (對應鍛件上的外斜度 )要減去一個擺角；凸模上的外斜度 (對應鍛件上的內(nèi)斜度 )要增加一個擺角，見圖 524。即 βimn=βodnγ βomn=βidn+γ 式中： βimn—— 擺動凸模內(nèi)斜度； βodn—— 鍛件外斜度； βomn一 —— 擺動凸模外斜度；。 βidn—— 鍛件內(nèi)斜度。 812．為什么要對擺碾模具進行潤滑 ? 為了提高擺碾工件質(zhì)量，增加模具壽命，擺碾時要對擺碾模具進行潤滑。潤滑劑應起到隔離模具與工件表面，減少模具磨損的作用。同時還要具有易于工件脫模的功能，以達到縮短工件與模具接觸時間，保護模具和增加生產(chǎn)率的目的。此外潤滑劑還應對模具和設備無腐蝕作用，對熱碾有較好的隔熱作用。 813．熱碾時為什么要對模具進行冷卻 ? 熱碾時，工件溫度一般都在 1000℃ 以上。此時若不對模具做冷卻處理，則模具溫度將會升得很高，甚至超過模具材料的相變溫度，致使模具很快損壞。為了 保證模具具有較長使用壽命，必須對模具進行冷卻。通常有兩種冷卻方法：一種是模內(nèi)冷卻，即在模具內(nèi)部通水冷卻，這種方法模具結(jié)構復雜，但冷卻效果較好；另一種是模外冷卻，即在模具外噴水冷卻，這種方法簡單易行，但耗水量大，冷卻效果不如內(nèi)冷式。 第六節(jié)碾環(huán) 814．環(huán)形件是怎么軋出來的 ? 碾環(huán)是環(huán)形零件碾擴的簡稱，是環(huán)形零件成形的新方法。其工作原理如圖 525 所示，碾壓輪 l主動旋轉(zhuǎn)，帶動環(huán)形坯 3 旋轉(zhuǎn)，環(huán)形坯再帶動芯輥 2 旋轉(zhuǎn)。同時碾壓輪與芯輥間的中心距離逐漸縮小，即環(huán)形坯的厚度逐漸減小，直徑逐漸擴大，直到形 成所需要的截面形狀。導向輥 4 起誘導工件成圈及增加碾擴穩(wěn)定的作用。當工件與信號輥 5 接觸時，表示已達到預定尺寸，信號輥發(fā)出精碾及停碾的信號，碾壓輪完成碾壓任務退回到原始位置。碾環(huán)用于生 產(chǎn)等截面環(huán)形件，應用比較廣泛，包括火車車輪輪箍、軸承內(nèi)外套圈、齒輪圈、法蘭、起重機旋轉(zhuǎn)輪圈等。 碾環(huán)工藝生產(chǎn)環(huán)形件的尺寸范圍為：直徑自 40~10000mm，重量從 0． 2～ 6000kg，甚至更重的環(huán)形件。 815．碾環(huán)的優(yōu)點有哪些 ? 碾環(huán)實際上是徑向軋制，即通過軋制將帶孔的坯料，厚度碾薄，直徑擴大成環(huán)形零 件，與傳統(tǒng)的模鍛比較，其優(yōu)點為： (1)設備噸位小。由于是回轉(zhuǎn)成形，接觸面積小，故軋制壓力大幅減少，所用設備重量顯著下降。例如生產(chǎn) ф900mrn 汽車后橋從動點輪坯，需要在 8000kN 模鍛壓力機上鍛造，而在碾環(huán)機上只要 600kN 就夠了。 (2)可以做大型環(huán)類零件。例如直徑 10m、高度 4m 的反應堆容器加強環(huán)，除碾環(huán)工藝外， 其他工藝是很難完成的。 (3)材料利用率高。沒有模鍛飛邊與拔模斜度，尺寸精度高，材料利用率提高 15％左右。 (4)內(nèi)在質(zhì)量好。碾環(huán)變形為徑向壓縮，周向延伸，金 屬纖維沿環(huán)件周圍連續(xù)分布，有利于環(huán)形零件的承載與耐磨性能 。 (5)工作環(huán)境好。碾環(huán)過程為連續(xù)局部成形，無沖擊低噪聲，工序易于機械化與自動化，工作環(huán)境好等。 816．碾環(huán)技術的應用范圍如何 ? 碾環(huán)工藝在國內(nèi)外已得到相當廣泛的應用。碾環(huán)工藝的典型零件有：軸承內(nèi)外座圈、齒輪圈、火車車輪輪箍、襯套、法蘭、橋式起重機車輪圈等。 環(huán)形件尺寸范圍為：直徑 40～ 10000mm，高度 20~4000mm。 零件最大重量達 6000kg。 碾環(huán)工藝的溫度有三種：熱碾、溫碾與冷碾。冷碾僅限于小件 的小變形碾環(huán)，但精度比較高；熱碾環(huán)應用最廣，特別是大型環(huán)形件的成形，一般作為制坯用；溫碾環(huán)是冷碾與熱碾之間的工藝，其零件的精度高于熱碾，主要應用于中小型精度較高的零件上。 碾環(huán)零件的典型毛坯與零件截面形狀如圖 526 所示。 817．碾環(huán)機類型有哪些 ? 按機架的形式與環(huán)形件所處位置，碾環(huán)機分為立式與臥式兩種。多數(shù)中小型碾環(huán)機，為了操作的方便，采用傾斜立式，而大型碾環(huán)機從工作平移，傳動方便出發(fā)，多采用臥式。 按工藝方式，碾環(huán)機分為：閉式與開式碾環(huán)機。閉式碾環(huán)機如圖 527a 所示， 將加熱并沖有小孔的坯料 2 套在芯輥 3 上，靠碾壓輥 1 的內(nèi)緣帶動坯料旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)坯料厚度的減薄與直徑的擴大。這種工藝方式由于受進出料、碾環(huán)直徑與結(jié)構等的限制，已較少采用。開式碾環(huán)機如圖 527b 所示，將加熱并沖有小孔的坯料 2 套在芯輥 3 上，靠碾壓輥 1 的外緣帶動坯料旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)坯料厚度的減薄與直徑擴大的軋制成形。這種工藝方式無論進出料，還是碾環(huán)的直徑與機器結(jié)構都比較合理適用，所以被廣泛采用。 第七節(jié)旋壓 818．旋壓成形原理是什么 ? 旋壓是用于成形薄壁空心回轉(zhuǎn)體工件的一種金屬壓力加工方法。它是借助旋輪 等工具作進給運動，加壓于隨芯模沿同一軸線旋轉(zhuǎn)的金屬毛坯，使其產(chǎn)生連續(xù)的局部塑性變形而成為所需的空心回轉(zhuǎn)體工件。旋壓包含普通旋壓和變薄旋壓 (又稱強力旋壓 )兩大類。 819．普通旋壓的變形特征是什么 ? 普通旋壓的變形特征是金屬板坯在變形中主要產(chǎn)生直徑上的收縮或擴張，直徑收縮為縮徑旋壓，直徑擴張為擴徑旋壓，由此帶來的壁厚變化是從屬的。由于直徑上的變化容易引起失穩(wěn)或局部減薄，故普通旋壓過程一般分多道次進給逐步完成的 (如圖 528 所示 )。 820．變薄旋壓的變形特征是什么 ? 變薄旋 壓又稱強力旋壓，是在普通旋壓的基礎上發(fā)展起來的，其變形特征是：芯模帶動坯料旋轉(zhuǎn)，旋輪作進給運動，使毛坯連續(xù)地逐點變薄，并貼靠芯模而成形為所需要的工件形狀 (圖 529)。 821．普通旋壓用途是什么 ? 普通旋壓是薄壁空心回轉(zhuǎn)體零件的無屑成形 工藝過程，屬板材成形范疇。普通懸壓工藝來 源于手工旋壓技術，可將強度較高的材料加工成復雜工件。普通旋壓應用廣闊，其制品包括鋁制品、搪瓷制品、保溫瓶、照明器材、廣播器材、高壓電容器、化工容器、真空零件、文體用品等。 822．變薄旋壓的用途是什么 ? 變薄旋壓加工可以成形塑性變形很大、傳統(tǒng)工藝難以制作的工件。 變薄旋壓可制作大直徑無縫整體筒形件，消除軸向焊縫的不良影響。變薄旋壓可成形導彈、火箭、宇航飛行器的發(fā)動機殼體。 航空發(fā)動機應用旋壓成形的零件有：渦輪軸、壓氣機軸、進氣道頭錐、噴氣尾錐、燃燒室襯套、軸承支座、壓氣機機匣等。 在兵器工業(yè)，旋壓工藝可制造炮管、槍榴彈、破甲彈、風帽、彈頭、藥筒及藥形罩等。 民用工業(yè)應用大量強力旋壓制品，常見有氣瓶、汽車的輪輻、輪轂、液壓氣缸、滅火器、封頭、風機罩、奶罐、漏斗等。 823．普通旋壓類型有哪些 ? 普通旋壓是借旋輪、壓頭對隨旋壓模轉(zhuǎn)動的金屬圓板或預成形坯料做進給運動并施壓，主要改變其直徑尺寸 (壁厚隨機變化 )使成為所需制件。 (1)根據(jù)坯料和工件特點，普通旋壓主要采用拉深旋壓、縮徑旋壓、擴徑旋壓三種基本成形工藝。 拉深旋壓是普通旋壓的基本形式，旋輪運動軌跡和旋壓道次應視工件形狀而定?？s徑旋壓有縮口和縮徑兩種局部成形工藝。擴徑旋壓是在旋壓機上旋輪施力使預成形的坯料產(chǎn)生徑向?qū)ΨQ的擴張。擴徑旋壓成形多數(shù)為薄壁工件，如鼓形攪拌器、車輪等。 (2)按 照旋輪進給路徑控制方式的不同，普通旋壓可分為手工、機械、液壓、數(shù)控和往返旋壓。 (3)按照旋輪進給方向向敞口端或逆敞口端，普通旋壓可分為往程旋壓與回程旋壓。旋輪進給方向順敞口端為往程旋壓，反之，為回程旋壓。 (4)按照變形溫度的不同，普通旋壓可分為室溫旋壓 (冷旋 )和加熱旋壓。 824．普通旋壓有哪些優(yōu)點 ? 普通旋壓主要有以下優(yōu)點： (1)模具制造周期較短，費用低于成套沖壓模 50％～ 80％； (2)普通旋壓為點變形，旋壓力可比沖壓力低 80％一 90％； (3)可在一次裝卡中完 成成形、切邊、制梗咬接等工序； (4)熱旋成形時，旋壓工件的加熱，比其他加工方法方便。 825．普通冷旋壓適用范圍有哪些 ? 普通冷旋壓過程用于塑性好、加工硬化指數(shù)低的材料。常用材料中，純鋁、金、銀、鋁一錳系鋁合金、紫銅對普通冷旋壓的適應性優(yōu)良，鋁一鎂 — 錳系鋁合金、黃銅、低碳鋼對普通冷旋壓的適應性較好，而高鎂含量的鋁一鎂系鋁合金較差。 普通冷旋壓加工的工件直徑一般為 10～ 8000mm，坯料厚度一般為 0． 5～ 30mm。 826．變薄旋壓的類型有哪些 ? 變薄旋壓和普通旋壓一樣 ，是借旋輪對隨旋壓模轉(zhuǎn)動的金屬圓板或預成形坯料作進給運動并施壓，加工薄壁空心回轉(zhuǎn)體零件的無屑成形工藝過程。所不同的是變薄旋壓屬體積成形范疇，在成形過程中主要使壁厚減薄而尺寸基本不變。 (1)按旋輪進給方向與坯料流動方向的異同，可分為正向旋壓與反向旋壓。正向旋壓指坯料的延伸方向與旋輪進給方向相同，反向旋壓指坯料的延伸方向與旋輪進給方向相反； (2)按旋壓時加熱與否，可分為冷旋和熱旋； (3)按旋輪及芯模與毛坯的相對位置，可分為外旋和內(nèi)旋。內(nèi)旋是管坯外有模環(huán)，旋輪置于管坯之內(nèi)，旋輪與管坯 相對轉(zhuǎn)動； (4)按旋壓工具不同又可分為旋輪旋壓和滾珠旋壓； (5)按旋輪數(shù)量不同，可分單輪旋壓、雙輪旋壓和多輪旋壓。 827．變薄旋壓有哪些優(yōu)點 ? 變薄旋壓優(yōu)點如下： (1)材料利用率高。與機加工相比，材料利用率可提高約 10 倍，加工工時降低近 40％。 (2)產(chǎn)品質(zhì)量高。旋壓后工件組織致密、纖維連續(xù)、晶粒細化、產(chǎn)品綜合性能高。 (3)由于工件是經(jīng)旋輪逐點連續(xù)接觸旋壓成形，使金屬具有更高、更好的工藝塑性，成 形性好。