【正文】 目前廣泛采用的基本方法。 787．斜軋鋼球一般有哪些設(shè)計方法? 斜軋鋼球孔型設(shè)計方法較多，常用以下方法： (1)孔型凸棱單側(cè)變導(dǎo)程法。 孔型設(shè)計體積相等原則和連接頸相適應(yīng)原則，二者相輔相成，對一般斜軋孔型設(shè)計是普遍適用的。 如果凸棱寬度小于連接頸長度，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，由于連接頸的后伸，將后一個球推離凸棱，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，多余金屬使連接頸變扁，既可能出現(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。 孔型設(shè)計體積相等原則，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度相等，也是建立在金屬體積平衡基礎(chǔ)之上的。 (2)連接頸相適應(yīng)原則。體積相等原則是孔型斜軋軋輥設(shè)計最重要最基本的原則。一般情況下，單個零件重量為1kg時，孔型斜軋的年經(jīng)濟(jì)批量是20萬件以上。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，如自行車閘皮、軸的內(nèi)座圈等空心件。一般情況下，單個零件重量為1kg時，孔型斜軋的年經(jīng)濟(jì)批量是20萬件以上。 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)計與制造比較復(fù)雜；三是工藝調(diào)整難度大等。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。 (5)產(chǎn)品成本降低。 (4)勞動條件改善。一是斜軋產(chǎn)品金屬流線沿產(chǎn)品軸線保持連續(xù)(無切削斷頭)；二是軋后晶粒細(xì)化。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)到少切削無切削的目的。與鍛造相比生產(chǎn)率提高5～20倍。軋輥每轉(zhuǎn)一圈生產(chǎn)一個產(chǎn)品(單頭)或多個產(chǎn)品(多頭)。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。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。斜軋的變形主要是直徑壓縮軸向延伸。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。 (9)檢驗(yàn)。對于楔橫軋軸類件，尤其是細(xì)長的軸類件，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。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。 (7)拋丸清理。一般采用臺車式電阻正火爐進(jìn)行軸類零件毛坯的正火處理?？绽浣?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。 (5)空冷。對利用楔橫軋工藝制坯，緊接著模鍛成形零件(如生產(chǎn)發(fā)動機(jī)連桿)，一般取較高的溫度軋制，沒有特殊要求的取較低的溫度軋制。軸類零件的成形工藝在這里完成，所以也是整個生產(chǎn)流程的中心環(huán)節(jié)。 (4)軋制。它與燃料加熱比較，優(yōu)點(diǎn)為不容易發(fā)生過熱與過燒，產(chǎn)品質(zhì)量有保證；氧化鐵皮損失?。簧a(chǎn)機(jī)動靈活；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，自動化生產(chǎn)等。 (3)加熱。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。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。從冶金廠來的棒料一般長度為4～6m，到廠后應(yīng)經(jīng)檢驗(yàn)，主要內(nèi)容包括：化學(xué)成分、直徑公差及橢圓度、表面有無缺陷，中心疏松級別等。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)生過熱與過燒，產(chǎn)品質(zhì)量有保證；氧化鐵皮損失小；生產(chǎn)機(jī)動靈活；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、自動化生產(chǎn)等。垂直與平行布置相比較，前者高但占地面積小，軋件上脫落的氧化鐵皮不會掉在平板上影響軋件的表面質(zhì)量。此外，板式軋機(jī)還存在無法施加導(dǎo)板，以及調(diào)整比較困難等缺點(diǎn)。 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。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)。 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。 這樣，不僅可以防止軋件歪斜，保證軋制過程的穩(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)。 (2)設(shè)有導(dǎo)板裝置。 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。由于該類型軋機(jī)存在上述較嚴(yán)重的缺點(diǎn)，因而無論國內(nèi)、國外都應(yīng)用較少。 (2)其中一支楔形模具為內(nèi)弧形，加工制造相當(dāng)困難。 它與板式軋機(jī)相比較，沒有空行程及往返時的慣性載荷，故生產(chǎn)率高，每分鐘能生產(chǎn)10—25個(對)產(chǎn)品。 778．弧形式楔橫軋機(jī)的特點(diǎn)是什么? 弧形式楔橫軋機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、設(shè)備造價低。 需要指出，對于塑性較差的材料，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，在選擇展寬角時，應(yīng)選擇較小數(shù)值。 為了減少模具的長度，在模具設(shè)計時在允許的條件下應(yīng)盡可能選取較大的β角。 根據(jù)理論與實(shí)踐，展寬角大多在以下范圍內(nèi)選擇： 4176。 展寬角β對軋件的旋轉(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。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)問題，而不易發(fā)生中心疏松，故α應(yīng)選擇較小值。≤α≤34176。一般情況下，α角越大β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。 (2)成形角α是楔橫軋模具設(shè)計兩個最重要、最基本的工藝設(shè)計參數(shù)之一。 所以說，楔橫軋最有利的斷面收縮率為：Ψ=50％～65％。因?yàn)棣走^小時，金屬只產(chǎn)生表面變形，軸向沒有或基本沒有變形，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。 楔橫軋一次的斷面收縮率ψ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題。下面就每一參數(shù)的作用加以說明： (1)斷面收縮率ψ(又稱斷面壓縮率)，是楔橫軋中一個基本工藝參數(shù)。 所以，在設(shè)計模具孔型時，不能以BID這條折線，而以斜面A′B′與垂直面B′B″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。即模具的孔型按軋齊曲線設(shè)計與加工才能軋出內(nèi)直角的臺階軸。以上兩種情況都容易產(chǎn)生疏松。 3)展寬角過小時，相當(dāng)于徑向壓下量過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。 2)成形角小時，容易產(chǎn)生疏松。 所以，在設(shè)計楔橫軋模具時，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，容易產(chǎn)生疏松。 實(shí)踐與理論都說明：橫軋時，圓形毛坯在連貫轉(zhuǎn)動中徑向小變形量壓縮時，毛坯除軸向延伸外，徑向也產(chǎn)生擴(kuò)展，因而在毛坯的心部產(chǎn)生拉應(yīng)力。 4)疏松條件。 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，軋件是否會拉細(xì)，主要決定于成形角α的大小，α角越大越易拉細(xì)。在設(shè)計楔橫軋模具時，應(yīng)滿足軋件不因軸向力過大將軋件拉細(xì)這個條件。 2)模具的成形角α、展寬角β、軋件的軋后直徑與模具楔頂直徑之比dl／Dl越小，旋轉(zhuǎn)條件越好，但這些參數(shù)還受其他重要條件的限制，調(diào)整余地不很大。 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)μ越大，旋轉(zhuǎn)條件越好，而且是平方關(guān)系的影響。 楔橫軋軋件的整體旋轉(zhuǎn)條件，由于問題比較復(fù)雜，還寫不出判別式。 (2)旋轉(zhuǎn)條件。 第四種，對稱力軋制。 第三種，長棒料預(yù)軋楔軋制。 第二種，分段對稱軋制。將不對稱的兩個軸類件相對在一起軋制。 如果軸類件本身在長度上就是對稱的，那么只要在制造上與工藝調(diào)整上加以注意，就自然地滿足這一對稱軋制原則。楔橫軋模具上的左右兩條斜楔，在工藝上希望完全對稱。剪切段都放在孔型的最后，與卸載 774．楔橫軋模具設(shè)計的基本原則有哪些? 在設(shè)計楔橫軋模具時，一般應(yīng)遵循下述4個原則或者條件，即對稱原則、旋轉(zhuǎn)條件、縮頸條件、疏松條件。既可以把切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。 (5)剪切段(E—F)。軋件在精整段中有一定的壓力，當(dāng)軋件完成精整并離開模具的一瞬間，由于壓力突然消失，兩個軋輥的軸心線將突然靠攏，將給軋件表面留下軸向壓痕。 精整段的長度L4用下式進(jìn)行計算： L4πdK/2 一般取L4=0．6出，即保證在二輥楔橫軋機(jī)上軋件滾動半圈以上。 精整段的作用有兩個：一是將軋件在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。 (4)精整段(D—E)。 楔橫軋的軋制壓力與力矩，在五個區(qū)段上是不相同的。 楔橫軋的主要工藝設(shè)計參數(shù)α與β，主要依據(jù)這一段的斷面收縮率ψ等因素確定，模具的長度與軋輥的直徑大小也主要受它的影響。展寬段模具孔型的楔頂高度不變，但楔頂面與楔底的寬度由窄變寬。 楔入平整段與展寬段交接處(圖512的C處)，由于楔人平整段的展寬角β=0，而展寬段的展寬角β為某一角度，若不將模具在此交接處分開是很不好加工的。 實(shí)踐已經(jīng)證明，在模具設(shè)計中取消這一楔人平整段，對軋制過程的穩(wěn)定與產(chǎn)品的質(zhì)量均無多大影響。其目的為改善展寬段開始時的塑性變形。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，展寬角β=0。 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始處的前后基圓面上刻平行于軋輥軸線的刻痕。 楔人段的長度L1用下式進(jìn)行計算 L1=hcotαcotβ 楔入段成形角α與展寬角β的選擇，主要考慮軋件的旋轉(zhuǎn)條件。如圖512中的I—I截面所示。楔人段模具孔型的楔尖高度，按阿基米德螺線，由零(模具基圓)增至楔頂高h(yuǎn)處。 773．楔橫軋階梯軸是怎樣軋出的? 楔橫軋階梯軸的成形過程在模具設(shè)計上，分為五個區(qū)段：楔人段、楔人平整段、展寬段、精整段以及剪切段(圖512)。包括發(fā)動機(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。包括東風(fēng)、解放、121切諾基、夏利、大發(fā)、五十鈴、黃河等汽車上的變速箱一軸、二軸、中間軸、后橋主動軸、轉(zhuǎn)向拉桿與球銷、雙聯(lián)、四聯(lián)齒輪、吊耳軸、半軸等； (2)拖拉機(jī)零件。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)動機(jī)連桿、五金工具等。 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。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。 (6)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化生產(chǎn)等。 (5)工作環(huán)境好。 (4)產(chǎn)品精度高。 (3)生產(chǎn)率高。 (2)設(shè)備重量輕。由于是連續(xù)局部成形，工作載荷很小。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。 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。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511所示，兩個帶楔形模具的軋輥，以相同的方向旋轉(zhuǎn)并帶動圓形軋件旋轉(zhuǎn)，軋件在楔形孔型的作用下，軋制成各種形狀的臺階軸。熱收縮率應(yīng)按輥鍛道次數(shù)考慮成形輥鍛時的實(shí)際溫度在1．2％~1．5％范圍內(nèi)選取。 (4)送料的穩(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的金屬填充性。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)計的依據(jù)。 768．成形輥鍛制坯型槽設(shè)計的注意要點(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。坯料截面軸長比越大，變形量就越大，穩(wěn)定性也越差。在變形允許條件下，通常多選用價格便宜的圓坯。 (2)原始毛坯的幾何形狀的選擇。在選擇輥鍛模型槽時，從有利于模鍛成形出發(fā)，往往對毛坯截面的幾何形狀有一定要求。當(dāng)坯料很寬時對寬展量無影響。相對寬展量隨著坯料寬度的增加而減少。摩擦系數(shù)越大寬展量越大。輥鍛模具工作半徑與寬展量成正比。寬展量隨著壓下量的增加而增加，在總壓下量一定時，減少輥鍛道次就是增加壓下量，所以減少輥鍛道次會導(dǎo)致寬展量增加。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。第二種是限制寬展，即金屬在凹型槽中軋制時其橫向流動受到型槽側(cè)壁的阻礙，使寬展受到限制。 765．寬展有幾種形式? 寬展有三種形式。 (6)輥徑對前滑的影響。當(dāng)坯料寬度小于某一定值時，前滑隨著坯料寬度的增加而增加。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。 (4)坯料溫度對前滑的影響。在輥鍛中，工具及坯料的截面形狀對前滑有很大的影響，這主要是因?yàn)榱W(xué)條件發(fā)生了改