【正文】 及坯料的截面形狀對前滑有很大的影響，這主要是因為力學條件發(fā)生了改變。實踐表明，前滑隨著摩擦系數(shù)的減少而減少。一般情況下前滑量隨變形程度增加而增加。變形程度越大，輥鍛變形區(qū)瞬間壓縮的金屬就越多，金屬的延伸量就會相應增加。 764．影響前滑的因素有哪些? 在輥鍛中，金屬的前滑與多種工藝因素有關。發(fā)生前滑后工件長度要比輥鍛模具型槽周長長，因此前滑對輥鍛后工件的縱向長度有影響。坯料的延伸是由坯料對鍛輥的相對滑動形成的。在臨界面靠出口一側，金屬流動速度大于鍛模圓周速度的水平分量，這就是前滑。在縱向延伸時，變形區(qū)內(nèi)的金屬不是以與輥鍛模相同的速度勻速流動，而是向著變形區(qū)的入口和出口兩個方向流動。采用這樣的送料方式，可以保證毛坯在準確的位置上被咬入。此時也不易采用中間咬人，否則會破壞毛料前壁已有的輪廓形狀，影響輥鍛過程的充滿成形。 另一種強制咬人措施是強迫咬人?！?7176。一般自然咬入角不大于25176。在咬人瞬間，這種方法不受摩擦條件限制，其咬人角可以很大。為了減少輥鍛道次，增大壓下量，在實踐中多采用強制咬人措施。另一種是逆向送料，即逆著軋輥轉(zhuǎn)向從軋機一側軋入并從同一側軋出，輥鍛中多用這種方式送料。 761．輥鍛送料方式有幾種? 輥鍛送料方式有兩種。由于徑向力作用點大體在變形區(qū)中部，所以此時的咬人角也向軋輥中心連線方向靠近，即咬人角變小，這意味著剛開始接觸時的咬人條件最苛刻。所以只要摩擦力的水平分力大于徑向力的水平分力就可實現(xiàn)自然咬人，即： TxNx或 μtanα式中：μ——接觸摩擦系數(shù)。如圖59所示，軋輥作用在坯料上的力為徑向力N和摩擦力T，它們在水平方向的分力分別為Nx和Tx。 759．輥鍛變形區(qū)的基本參數(shù)有哪些? 輥鍛變形區(qū)的基本參數(shù)有：變形區(qū)的入口高度h0、變形區(qū)的出口高度h變形區(qū)長度l、變形區(qū)接觸弧長度和咬入角α。 758．輥鍛變形區(qū)在哪里? 由于輥鍛的變形特點為連續(xù)局部小變形，所以并不是整個輥鍛工件同時在變形，而只是輥鍛模直接壓縮作用下的一部分區(qū)域在變形。截面形狀簡單的鍛件，如墾鋤、鋼叉、汽車變截面彈簧等多用終成形輥鍛或部分成形輥鍛生產(chǎn)。組成的生產(chǎn)線既可提高生產(chǎn)率，又可提高材料利用率，如汽車曲軸、前梁等鍛件的生產(chǎn)。 757．輥鍛可以用來做什么? 輥鍛分為制坯輥鍛與成形輥鍛。(5)勞動條件好。 (4)產(chǎn)品質(zhì)量好。 (3)材料利用率高。 (2)生產(chǎn)效率高。它與鍛造相比其特點為： (1)所需工作負荷小。其原理為：兩個軋輥軸線平行，其旋轉(zhuǎn)方向相反，毛坯在安裝于軋輥上的扇形模具帶動下，做垂直于軋輥軸線的直線運動，毛坯在模具的作用下截面積和高度減小，橫向略有增加，長度延伸達到零件成形(圖56)。 旋轉(zhuǎn)鍛造由于是打擊成形，不同于軋制連續(xù)成形，但它又不同于傳統(tǒng)的鍛造成形，它打擊的次數(shù)非常多，而每次打擊的面很類似軋制，所以人們還是把它歸于軋制成形中。其工作原理如圖55所示，工件徑向?qū)ΨQ布置兩個以上的錘頭，它以高頻率的徑向往復運動打擊工件，工件作旋轉(zhuǎn)與軸向移動，在錘頭的打擊下工件實現(xiàn)徑向壓縮、長度延伸變形。這種方法主要用于熱軋直徑為3～13mm的鉆頭。軋輥1為鉆溝扇形板，軋輥2為鉆刃扇形板，通過4個扇形板將圓形軋件軋制成麻花鉆頭。 754．麻花鉆頭是怎么軋出來的? 麻花鉆頭斜軋的運動原理如圖54所示。仿形斜軋的變形主要是徑向壓縮、軸向延伸。3個帶錐形的軋輥1帶動圓形軋件2旋轉(zhuǎn)，由于軋輥軸心線與軋件軸線交叉，故軋件除旋轉(zhuǎn)外還向前運動。 螺紋橫軋廣泛應用于冷軋直徑為3～20mm的緊固件的螺紋，其精度可達7級，螺紋表面的粗糙度Ra可達0．4μm。兩個帶螺紋的軋輥，以相同的方向旋轉(zhuǎn)，帶動圓形軋件旋轉(zhuǎn)，其中一個軋輥徑向進給，將軋件軋成螺紋。 橫軋齒輪又分為熱軋與冷軋：熱軋多用于精度不高的大模數(shù)齒輪，冷軋多用于精度高的小模數(shù)齒輪，也有先采用熱粗軋后冷精軋的。這種橫軋的變形主要在徑向進行，軸向變形很小并受到限制。主要生產(chǎn)軸類零件，汽車直拉桿。主要軋制盤形類零件，如齒輪坯； (10)旋壓。主要軋制麻花鉆頭零件； (8)碾環(huán)。主要軋制球柱一類零件，如軸承鋼球； (6)仿形斜軋。主要軋制帶各種牙形的螺紋類零件；(4)楔橫軋。主要軋制長度上變截面的桿類零件，如汽車前梁； (2)齒輪軋制。這些零件用軋制方法生產(chǎn)，具有既大幅度降低成本，又顯著提高零件的質(zhì)量與精度等優(yōu)點。 軋制機械零件與鍛造零件比較，也存在缺點，如通用性差，需要專門的設備與模具，并且多數(shù)模具的設計、制造與生產(chǎn)工藝調(diào)整比較復雜等。 (4)節(jié)約材料顯著。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件，工人多在噪聲大于100dB條件中工作，環(huán)境惡劣。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，一般高出3—10倍。結果是設備體積小很多，模具壽命高很多。由于成形方式不同，兩者相比，機械零件軋制具有以下一系列突出優(yōu)點： (1)載荷大幅度下降。 機械零件軋制與鍛造成形零件都屬于塑性成形。 749．機械零件軋制的優(yōu)點有哪些? 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。 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。傳統(tǒng)的機械零件生產(chǎn)方法是將這些材料，例如圓材鍛造成階梯軸，或者板料沖壓成鼻錐。例如汽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。第五章 機械零件軋制第一節(jié)機械零件軋制技術的特點、類型與產(chǎn)品 748．什么是機械零件軋制技術? 機械零件軋制技術是指用軋制工藝方法，成形機械零件或金屬制品的技術。 與傳統(tǒng)的冶金軋制工藝不同，機械零件軋制技術軋制出來的是形狀不同的零件。如型材、板材、管材等。所以機械零件軋制是冶金軋制技術的發(fā)展與深度加工。但機械零件軋制與普通軋制無論在軋輥形狀、機器的結構、成形方式上都有很大差別，故人們又把機械零件軋制稱為特殊軋制，其軋機稱為特殊軋機。為了提高性能并節(jié)約材料，大多經(jīng)鍛造成形，然后再經(jīng)切削、磨削等精加工方法成形最終形狀的零件。但成形方式不同，鍛造(模鍛)為斷續(xù)整體成形，機械零件軋制為連續(xù)局部塑性成形。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。 (2)生產(chǎn)效率顯著提高。 (3)生產(chǎn)環(huán)境顯著改善。機械零件軋制是在局部連續(xù)滾壓中成形零件，進出料都能自動完成，工人在噪聲小于60dB條件中工作，與鍛造相比生產(chǎn)環(huán)境顯著改善。由于軋制的零件比鍛造零件尺寸精度高，又沒有模鍛時的飛邊等，材料利用率平均可以提高20％左右，節(jié)約材料顯著。 綜上所述，機械零件軋制特別適合大批量零件的生產(chǎn)，如汽車、軸承等的零件，以及難以用鍛造方法生產(chǎn)的特大型零件，如壓力容器上的封頭等。 750．機械零件軋制的類型有哪些? 不同形狀與結構的零件，在不同工藝、模具與軋機上軋制成形，其基本類型有以下幾種： (1)輥鍛。主要軋制齒輪、鏈輪類零件； (3)螺紋軋制。主要軋制階梯軸類零件，如汽車變速箱中的軸； (5)螺旋孔型斜軋。主要軋制長軸類零件，如火車軸； (7)麻花鉆頭軋制。主要軋制環(huán)形類零件，如軸承座圈： (9)擺碾。主要軋制筒形類零件，如容器封頭； (11)旋轉(zhuǎn)鍛造。 751．齒輪是怎么軋出來的? 如圖51所示，帶齒形的兩個軋輥1與圓形軋件2對輥中，實現(xiàn)局部連續(xù)成形，軋制成齒輪。 橫軋齒輪的應用范圍包括：直齒、斜齒及人字圓柱齒輪；直齒、斜齒及螺旋圓錐齒輪，還可以軋制鏈輪等。 752．螺紋零件是怎么軋出來的? 螺紋軋制又稱螺紋滾壓，如圖52所示。這種橫軋的變形主要在徑向進行。 753．仿形斜軋的工作原理是什么? 仿形斜軋零件成形的工作原理如圖53所示。3個軋輥借助于仿形板3改變軋輥距離軋件的徑向位置，實現(xiàn)變截面軸的軋制。它主要用于長徑比大的軸類零件的生產(chǎn)，如紡織錠桿、醫(yī)療器械、火車軸等。4個帶扇形板的軋輥(1，2)，其軸心線與軋件3的軸心線交叉，4個軋輥同時旋轉(zhuǎn)并帶動軋件作旋轉(zhuǎn)前進運動。其變形主要為徑向壓縮軸向延伸。 755．什么是旋轉(zhuǎn)鍛造? 旋轉(zhuǎn)鍛造又稱徑向鍛造，是長軸類軋件成形工藝。 旋轉(zhuǎn)鍛造廣泛應用于汽車、拖拉機、機床、機車等各種機器的臺階軸生產(chǎn)，包括直角臺階與帶錐度的軸類件；帶臺階的空心軸及內(nèi)壁異形材；各種氣瓶、炮彈殼的收口等。第二節(jié)輥鍛 756．什么是輥鍛? 輥鍛是將軋制工藝引入鍛造領域形成的一種鍛造新工藝，屬于回轉(zhuǎn)成形范疇。其變形特點為連續(xù)局部小變形。由于其變形特點為連續(xù)局部小變形，總的工作負荷減小。多型槽輥鍛的生產(chǎn)率與模鍛相當，單型槽一次輥鍛的生產(chǎn)率約為錘上模鍛的5~10倍。輥鍛的材料利用率一般在80％以上。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。制坯輥鍛主要用于模鍛制坯，即在輥鍛機上按鍛件形狀尺寸進行金屬預分配(制坯)，然后在曲柄壓力機或摩擦壓力機等設備上模鍛成形。成形輥鍛視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。截面形狀比較復雜、厚度差比較大的鍛件，如連桿、汽車前梁等多采用初成形輥鍛(圖57)，輥鍛后再在小噸位模鍛設備上整形。所以直接承受輥鍛模壓縮作用而產(chǎn)生變形的這一部分金屬體積所占有的空間稱為變形區(qū)(圖58)。它們之間的基本關系是：變形區(qū)入口高度h0=hl+D(1一cosα)絕對壓下量?h=D(1一cosα)變形區(qū)長度咬人角當α角很小時有 760．什么叫自然咬入? 只依靠輥鍛模的摩擦力實現(xiàn)曳人坯料的方式稱為自然咬人。摩擦力的水平分力起曳人作用，徑向力的水平分力起阻止曳人作用。一旦咬入成功，隨著坯料不斷曳人，變形區(qū)向軋輥中心連線方向擴展。一旦曳入成功，在其他條件不變時穩(wěn)定咬入條件隨之有所降低。一種是順向送料，即順著軋輥轉(zhuǎn)向從軋機一側軋入，從另一側軋出。 762．如何實現(xiàn)強制咬入? 自然咬人受最大咬人角限制，每道次壓下量不大。 一種強制咬人措施是中間咬人，它是利用輥鍛模的凸起部分直接壓入坯料中間實現(xiàn)開始咬人。但為了防止咬入后繼續(xù)輥鍛時發(fā)生打滑，最大咬人角限制為自然咬人角的1．3～1．5倍。而在中間咬人時最大咬人角可以增大到32176?？梢姴捎弥虚g咬人措施后咬人條件大為改善。當毛料和輥鍛模的前壁均已有一定斜度時，水平阻力帆遠大于水平拉力瓦，不可能實現(xiàn)自然咬人。在這種情況下必須采取強迫咬入方式，由送料機給毛坯一定的推力，使其前壁頂靠在模具凸出部位的前壁上并隨模具的旋轉(zhuǎn)向前移動，直至被咬入時為止。 763．什么是前后滑? 坯料被輥鍛時，在高度上受到壓縮，橫向有所增加，縱向有大的延伸。在變形區(qū)內(nèi)一個與模具圓周速度水平分量相同的斷面，稱為中性面或臨界面，其位置偏向出口一側。在臨界面靠入口一側，金屬流動速度小于鍛模圓周速度的水平分量，這就是后滑。與坯料延伸的同時必然伴隨有前后滑。要想獲得滿意的長度尺寸，必須掌握好輥鍛時的前滑量。主要的因素是： (1)變形程度對金屬前滑的影響。延伸量越大，前后滑的金屬越多。 (2)摩擦系數(shù)的影響。 (3)工具及坯料對前滑的影響。一般情況下，有利于限制金屬寬展變形的工具和坯料形狀均有利于前滑。坯料加熱溫度對前滑有影響：溫度在700℃以下，前滑與溫度成正比；溫度在700～1200℃之間，前滑與溫度成反比。 (5)坯料寬度對前滑的影響。當坯料寬度超過某一定值時，其寬度的變化對前滑不再發(fā)生影響。隨著輥徑的增加，前滑也增加。一種是金屬在橫向流動時沒有或不受型槽側壁限制的寬展，稱其為自由寬展。還有一種是強迫寬展，它是用模具型槽中凸起部分強制壓人坯料使其產(chǎn)生寬展。 766．哪些因素影響寬展? 影響寬展主要有以下因素： (1)輥鍛道次的影響。 (2)模具工作半徑的影響。 (3)摩擦系數(shù)的影響。 (4)坯料寬度的影響。絕對寬展量在坯料寬度達到某一定值前與其成正比，超過此值后成反比。 767．輥鍛型槽選擇的原則是什么? 在選擇輥鍛型槽時要考慮以下原則： (1)滿足鍛模對坯料截面幾何形狀的要求。如要求輥鍛毛坯截面為橢圓，可選“橢圓一方”或“橢圓一圓”型槽系，而不宜選用其他型槽系。不同的原始毛坯截面形狀對所選型槽系有直接關系。 (3)料在型槽中的穩(wěn)定性要好。 可參見圖510輥鍛型槽系方案圖。形狀簡單、輥鍛道次少的鍛件，以成形輥鍛件圖作為設計依據(jù)。設計成形輥鍛制坯型槽時應注意以下幾點： (1)毛坯經(jīng)制坯進入預成形或成形型槽時，應有較好的對中性和穩(wěn)定性。 (3)相鄰區(qū)段形狀和尺寸的差異性。 769．成形輥鍛型槽設計的特點是什么? 除終成形型槽或初成形型槽分別按熱鍛件圖或熱輥鍛件圖設計外，設計成形輥鍛型槽時還應首先考慮熱收縮率取值和型槽尺寸