楔横轧制
楔横轧模具设计的基本原则
楔横轧模具设计的基本原则在设计楔横轧模具时，一般应遵循下述4个原则或者条件，即对称原则、旋转条件、缩颈条件、疏松条件。
下面就每一原则加以说明：（1）对称原则。
楔横轧模具上的左右两条斜楔，在工艺上希望完全对称。
这样，在轧制过程中模具两边作用于轧件两边的x、y、z三个方向力是对称的，因而轧件不会由于轴向力不等而窜动，也不会由于轧件两边转速不一致而扭曲。
如果轴类件本身在长度上就是对称的，那么只要在制造上与工艺调整上加以注意，就自然地满足这一对称轧制原则。
但是，多数轴类件在长度上是不对称的，为了使作用于轧件两边的力符合对称原则，有4种解决办法：第一种，成对轧制。
将不对称的两个轴类件相对在一起轧制。
这种办法不仅将非对称轴类件变为完全对称的轧制，并且使轧机的生产率提高一倍，但对某些长轴类件，往往受到模具尺寸的限制而无法采用。
第二种，分段对称轧制。
将非对称轴分段用对称楔轧制。
第三种，长棒料预轧楔轧制。
用预轧楔的方法将非对称轴类件变为对称轧制。
第四种，对称力轧制。
可将左右两条斜楔的工艺参数（成形角α与展宽角β）采取不等数值，使其作用于轧件的力，尤其是轴向力尽可能相等的办法。
（2）旋转条件。
设计楔横轧模具时，轧件在模具孔型的带动下能正常地旋转，是楔横轧必须的先决条件。
楔横轧轧件的整体旋转条件，由于问题比较复杂，还写不出判别式。
建议用最不利截面的旋转条件判别式进行判断，其判别式为：tanαtanβ≤d1μ2πdK(1+(d1D1))式中：d1——轧件轧后的直径；D1——轧辊上模具的楔顶直径；dK——轧件的滚动直径。
从旋转条件判别式中可以看出：1) 模具与轧件间的摩擦系数μ越大，旋转条件越好，而且是平方关系的影响。
所以增加摩擦系数μ是保证旋转条件最重要最有效的因素，为此，在楔横轧模具的入口处和斜楔面上均刻有平行于轴线刻痕,这样做可以把热楔横轧的摩擦系数μ从0.2～0.3提高到0.35～0.6。
2) 模具的成形角α、展宽角β、轧件的轧后直径与模具楔顶直径之比d1/D1越小，旋转条件越好，但这些参数还受其他重要条件的限制，调整余地不很大。
楔横轧工艺
原理
1、楔横轧工艺的主要成形原 理：在两个或三个平行布置 （无送进角，工件轴向不前进）的轧辊或 平板上安装凸起的楔形变形 工具，轧辊或平板相对轧件 转动或搓动，所产生摩擦力 使轧件转动。变形楔楔入轧 件中，使其受到连续压缩变 形，轧件的直径减小，长度 增加形成所要求的零件形状。 轧辊每旋转一周，轧出一件 产品。 (加工阶梯轴类零件)
设备
3、斜横轧机的形式：A:按工具形式分类 1）单辊弧形板式楔横轧机：只需驱动一个轧辊，并取消了分速 机构、万向接轴和相位调整机构 2）辊式楔横轧机：不仅有效地防止轧件歪斜使轧制过程稳定， 而且产品尺寸精度容易保证，其中辊式楔横轧机又有二辊式和 三辊两种； 3）平板式楔横轧机：模具制造容易，结构简单，占地面积小。
局限性
楔横轧的局限性是:通用性差，只能生产圆截 面的轴类件，需要专门的设备和模具;模具的 设计、制造、及生产工艺调整比较复杂，且模 具尺寸大。所以，该工艺适合轴类零件的大批 量生产，不适合于小批量生产。而且不能轧制 大型件，轧制棒料的长度也受到限制。因而 pR需进行设计方法的创新与改进，扩大楔横 轧的应用范围，充分发挥现有轧机的能力。
楔形模设计要点——对称性原则
目的：防止因轴向力不均衡引起轧件轴向窜动 或扭曲 方法： 成对轧制——最理想 对称力轧制——调整左右两侧斜楔的 参数，使其轴向力均衡 长棒料轧制——预轧楔后切断，实质 还是结构对称轧制
楔形模设计要点——保证轧件旋转
实质是保证轧制咬入条件，使轧件在轧辊间正 常稳定旋转 要点： 提高轧辊与轧件间的摩擦系数（多用刻痕法） 入口压下量不可过大
1）纵轧：轧辊轴线相平行，旋转方向相反， 轧件作直线运动的轧制方法 。 2）横轧：轧辊轴线与轧件轴线平行且轧辊与 轧件作相对转动的轧制方法 。 3）斜轧：轧辊相互倾斜配置，以相同方向旋 转，轧件在轧辊的作用下反向旋转，同时还作 轴向运动，即螺旋运动的轧制方法。
科技成果——楔横轧工艺及设备
科技成果——楔横轧工艺及设备成果简介
楔横轧工艺是一种阶梯轴类零件塑性成形的新工艺，属于现代先进制造技术范围。
两个装有楔形模块的轧辊，以相同方向旋转，带动圆形坯料向相反方向旋转，坯料在楔形模块的作用下，径向压缩，轴向延伸，被轧成所需形状的零件。
该项技术先后获得国家发明奖、国家经委新技术开发奖及冶金部等省部级奖项。
成熟程度和所需建设条件
技术成熟，已经协助企业建设生产线二十多条。
技术指标
通过楔横轧得到的零件毛坯产品内部金属晶粒细化，综合机械性能提高约20-30%。
楔横轧产品表面粗糙度可达12.5，尺寸精度可达±0.10mm。
市场分析和应用前景
批量大的轴类零件成形，如汽车零件，变速箱一轴、二轴及中间轴、后桥主动轴、转向蜗杆轴、双联齿轮坯、同步器锁销、直接杆及球销、半轴等。
拖拉机变速箱一、二、三、五轴、半轴等。
发动机各类凸轮轴。
减速机高速轴、中间轴、主轴等。
摩托车及自行车零件，齿轮轴、花键轴、连杆坯等。
其他还有五金工具制坯、油泵及齿轮泵中轴类零件、电机零件、纺织锭杆、挂浆机零件等。
社会经济效益分析
与常用的成型工艺（铸造、锻造和机械切削）相比，楔横轧工艺
有以下优点：生产率高（每分钟可生产6-20个），材料利用率高（达到90%以上），产品质量提高，改善劳动强度，无冲击少噪音。
将轧制毛坯用于后续工序，将大大缩短甚至可取消粗车工序。
合作方式合作开发、受托开发、技术转让。
浅析阶梯轴类零件楔横轧成形的变形特征
浅析阶梯轴类零件楔横轧成形的变形特征摘要建立楔横轧轧制阶梯轴的有限元模型,对楔横轧阶梯轴进行轧制过程的模拟仿真,分析了轧件在展宽段内应力场、应变场的分布情况和轧件变形过程中金属的受力和流动情况,为以后楔横轧理论研究和工艺发展提供了良好的基础。
关键词阶梯轴;楔横轧;分析0 引言楔横轧轧制是一种轴类零件成形新工艺、新技术,具有生产效率高、节材、降低模具成本等优点,是适合专业化、经济化、大批量生产轴类零件的有效工艺手段,其基本工作原理是具有多个楔形模具的轧辊同时对轧件进行径向压缩和轴向延伸的塑性成形。
随着楔横轧工艺技术的发展和广泛应用,急切需要掌握其变形规律,为工艺设汁和生产实际提供指导。
这就需要在物理模拟的基础上,应用有限元仿真对其变形过程进行定量的分析。
本文以阶梯轴类零件为例,应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对阶梯轴类零件的楔横轧成形过程进行仿真模拟,得到轧件的应力场和应变场的分布规律。
1 有限元模型的建立轴类零件楔横轧成形既有径向压缩和轴向延伸,又存在横向扩展,它不但存在材料非线性、几何非线性,而且其边界条件也很复杂。
在建立有限元模型时,只有充分考虑上述多种因素,才能得到成形过程比较真实的描述。
图1所示为阶梯轴类零件楔横轧成形数值模拟采用的有限元模型图[4],其主要工艺参数为:展宽角β=6°,成形角α=28°,轧辊直径D=610mm,坯料直径d。
=40mm,,断面收缩率。
由于轧辊的刚度过大,建模时忽略轧辊的变形,采用刚性壳单元( Shell 163)进行网格划分,轧辊的弹性模量E=210 GPa。
轧件材料为45号钢,假定材料为多段线形弹塑性材料模型,轧件采用八节点实体单元(Solid 164) 进行网格划分,轧件弹性模量E = 90 GPa,泊松比v =0.13,质量密度。
忽略导板存在。
轧件与上下模具采用自动的表面——表面接触模型,轧辊表面为目标面,轧件表面为接触面。
楔横轧工艺及其模具设计
楔横轧阶梯轴模具设计工艺参数主要有：断面收缩率ψ、成形角α和展宽角β。
下面就每一参数的作用加以说明：(1)断面收缩率ψ（又称断面压缩率），是楔横轧中一个基本工艺参数。
断面收缩率ψ为轧件前面积F0减去轧后面积F1与轧前面积之比，即ψ＝(F0-F1)/F0＝(d02-d12)/d02＝1-(d1/d0)2式中：d0——轧件轧前直径；d1——轧件轧后直径。
楔横轧一次的断面收缩率ψ一般应小于75%，否则容易产生轧件的不旋转，螺旋缩颈甚至拉断等问题。
如果轴类件产品直径相差很大，断面收缩率ψ大于75%，一般采用在同一轧辊模具上两次楔入轧制，即每次楔入轧制的压缩率小于75%，两次总压缩率大于75%的方法；在个别情况下，可采用局部堆积（毛坯直径增大）轧制的方法使ψ大于75%。
需要指出的是，断面收缩率ψ小于35%时，若工艺设计参数选择不当，不但轧制尺寸精度不易保证，而且容易出现轧件中心疏松等缺陷。
因为ψ过小时，金属只产生表面变形，轴向没有或基本没有变形，多余的金属在模具间反复揉搓，中心产生拉应力与反复剪应力使中心破坏所致。
对于小的断面收缩率ψ，为避免中心疏松应该选择小的展宽角与大的成形角。
所以说，楔横轧最有利的断面收缩率为：ψ＝50%～65%。
在这个范围的断面收缩率，可以选择较大展宽角轧制。
(2)成形角α是楔横轧模具设计两个最重要、最基本的工艺设计参数之一。
成形角α对轧件的旋转条件、缩颈条件以及轧制压力与力矩都有显著的影响。
一般情况下，α角越大β角越大、旋转条件越差，容易产生缩颈，但中心疏松条件改善。
根据理论与实践，成形角α大多在以下范围内选择：18°≤α≤34°断面收缩率ψ不同时，成形角α应选择不同的数值。
理论与实践告诉我们，一般情况下，ψ越大，越容易产生缩颈和不旋转问题，而不易发生中心疏松，故α应选择较小值。
(3)展宽角β与成形角α一样，是楔横轧模具设计中最重要、最基本工艺设计参数。
展宽角β对轧件的旋转条件、疏松条件、缩颈条件以及轧制压力与力矩都有显著的影响。
楔横轧
楔横轧两个带楔形模的轧辊，以相同的方向旋转，带动圆形坯料旋转，坯料在楔形型的作用下，轧制成各种形状的台阶轴。
这种横轧的变形主要为径向压缩和轴向延伸。
楔横轧指圆柱形坯料在两轧辊的模具间或在两平板模具之间发生连续局部变形，轧制成的零件形状和模具底部型槽的形状一致。
楔横轧大致可以分为两大类:辊式楔横轧和板式楔横轧。
其中，辊式楔横轧的成形原理:形模块的轧辊，模块的作用下，以相同方向旋转，带动圆形坯料向相反方向旋转，两个装有楔坯料在楔形径向压缩、轴??楔横轧而使轧制的零件形状和模具底部型槽的形状一致，如图1-2所示。
板式楔横轧则是在上模板和下模板的相对滑动过程中，借助装在上、下模板的模具，使圆柱形的坯料在径向变形的同时产生轴向变形，加工成与模具型腔形状一致的圆柱形或圆锥形零件，如图1-3所示。
在楔横轧轧制过程中，轧件成形经历了四个阶段，这四个阶段分别对应着楔形模的四个区段，见图1-4。
整个过程如下:楔形模的起始部分使坯料旋转起来并沿圆周方向在坯料上轧出一条由浅至深的V形沟槽，这一部分称为楔入段，(图1-4中L，区段);接着在其后的楔形模将由浅而深、由窄而宽的V形沟槽车L成深度和宽度一样的V形沟槽，这一部分称之为楔入平整段(图1-4中L2区段);随后楔形模使V形沟槽扩展，这一部分称为展宽段(图1-4中L:区段)，这是轧件的主要变形区段;最后是精整段(图1-4中L;区段)，对轧件进行整形，以提高轧件的外观质量和尺寸精度。
与传统的锻造或切削工艺相比，楔横轧工艺有如下优点}4}: (1)生产效率高，通常是其它工艺的5-20倍。
如果产品的几何形状不太复杂，那么使用对称模具一次就可以加工一对工件。
在实际生产中，轧辊的转速通常为10-30rpm,那么每分钟至少可以轧制10--30个工件。
（2)材料利用率高。
通常，在传统机械加工中（例如切削加工)约有40%的材料以切屑的形式浪费掉，而在楔横轧工艺中仅有不足10%的材料浪费掉。
楔横扎和模锻工艺
楔横轧和模锻技术一、分析楔横轧和模锻加工的区别1、定义概述：1）楔横轧：利用上下两个带有一定要求的楔形轧辊，以相同的方向旋转，带动加热的圆形坯料在楔形间反向旋转，发生径向压缩和轴向拉伸，轧制成与轧辊模具型槽一致的台阶轴，这种加工就叫楔横轧制。
楔横轧的类型有辊式楔横轧和板式楔横轧，以上定义为我厂使用的辊式楔横轧。
板式楔横轧类似，是上下模板的相对滑动，使圆柱形的坯料在径向变形的同时产生轴向变形，加工成与模具型腔形状一致的圆柱形或圆锥形零件。
另外还有单棍弧形式楔横扎（缺点较多，调整难度最大，不建议使用）。
2）模锻：利用模具在压力的作用下，使坯料在模具型腔中发生变形，获得锻件的方法称之为模锻。
模锻又分为开式模锻和闭式模锻，一般用于生产重量不大、批量较大的零件。
2、比较对比楔横扎和模锻加工，以下从人员要求、设备使用、材料使用（包括产品特点）、加工方法和工艺要求以及加工现场环境、发展现状等方面进行比较。
1）人员技能楔横扎：楔横轧加工过程对模具工技能的要求非常高，安装、调整和修理必须是具备多年经验的人员才可操作；模锻：模具安装快捷，对人员技能要求并不严格；2）设备使用楔横扎：由于工作载荷小，所用设备重量轻，吨位、体积比较小，投资省，同时模具寿命也比较长；模锻：多为重型设备3）材料使用和产品特点楔横轧：楔横轧对料段长度要求控制严格；轧制产品内在质量高，金属流线性好、晶粒得到细化，由于楔横轧是连续局部成形，所以作用在模具上的力比较小，同时热应力也比较低，保证了毛坯的金属纤维成流线型，但是加工局限于圆形截面的轴类件。
模锻：楔横轧对料段重量要求控制严格；通过锻造能够消除金属在冶炼过程中产生的疏松等缺陷，优化微观组织结果，保证了完整的金属流线，使锻件具有了良好的力学性能和使用寿命，且锻造可加工的产品多样，所以各类机械中负载高、工作条件复杂的零部件主要采用锻造加工。
4）加工和工艺特点楔横轧：生产效率高，但是产品局限于轴类阶梯轴，适用于生产批量大的轴类零件；由于楔横轧工艺的变形过程是连续不断前进的过程，坯料从楔横轧机的一端送进，另一端自动被轧出，实现流水作用，具备实现自动化生产的条件。
楔横轧技术的发展与展望
楔横轧技术的开展与展瞧用两个装在同向旋转的轧辊上的楔形模具，在楔形模具的楔形凸起的作用下带动轧件旋转，并使毛坯产生连续局部小变形，最终轧制成楔形孔型的各种台阶轴。
楔横轧的变形要紧是径向压缩，轴向延伸。
图1楔横轧原理图2楔横轧方式楔横轧工艺特点:1)具有高的生产效率:生产效率可达10件/分钟；2)材料利用率高:材料利用率可达90%以上；3〕模具寿命高:模具寿命是模锻工艺模具寿命的10倍以上；4〕产品质量好:产品精度可达钢质模锻件国家标准中的周密级，直径方向可达±±0.5mm。
楔横轧工艺要紧适用于带旋转体的轴类零件的生产，如汽车、拖拉机、摩托车、内烧机等变速箱中的各种齿轮轴、发动机中的凸轮轴、球头销等。
它不仅能够代替粗车工艺来生产各种轴类另件、而且亦能够为各种模锻零件提供周密的模锻毛坯。
一般一种产品的经济规模批量应到达年产7万件以上.。
早在十九世纪，人们就开始探讨用楔横轧的方法生产轴类零件，然而由于当时技术的限制一直使此项工艺未能用于生产。
直到上世纪六十年代，随着捷克斯洛伐克在莱比锡国际博览会上的展出，才引起了世界各国科学工作者的广泛重视，从而使楔横轧技术成为世界上众所周知的轴类零件加工新工艺。
之后，英德日本以及前苏联等国相继对此技术进行开发研究，不仅从其变形机理，而且在工艺参数、装备上也进行了广泛的实验研究，取得了一定的成果，并不断运用于工业生产之中。
目前，国外用楔横轧工艺生产的轴类另件己达百种，其工艺装备也得到了长足开展我国从1963年起，国内几所大学及科研院所就开始进行了这方面的探讨与试验工作，直到上世纪七十年代初才获得了汽车球头销的楔横轧工艺的初步成功。
到八十年代未九十年代初，象木凿、五金扳手毛坯等较简单零件才逐步用于工业生产。
随着对楔横轧技术的不断深进研究、使此项技术得到了不断开展，从而也使其越来越得到了工业企业的广泛重视。
目前，国内至少建立了几十条楔横轧生产线，用此工艺生产的零件也有近百种，如汽车齿轮箱中的一轴、二轴、中间轴，发动机中的凸轮轴等零件以及为连杆、汽车半轴提供周密锻坯等。
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楔横轧模具
1.楔横轧模具分类
主要分为三类:单辊弧形式轧机模具、辊式轧机模具（至少有两个辊） 平板式轧机模具。分别如下图所示：
楔横轧模具
2.楔横模具设计参数及要点
成形角α 成形角α对轧件的旋转条件、缩颈条件以及轧制压力 与力矩都有显著的影响。一般情况下，α角越大β角越大、 旋转条件越差，容易产生缩颈，但中心疏松条件改善，反 之，亦然。一般10° ≤ α ≤30 °. 展宽角β 展宽角β对轧件的旋转条件、疏松条件、缩颈条件以及 轧制压力与力矩都有显著的影响。一般情况下，成形角α 和楔展角β过小易产生曼内斯满效应。根据理论与实践， 展宽角大多在以下范围内选择：5 ° ≤β≤15°。 成型极限：断面收缩率ψ ψ=1-(d1/d0)2 式中：d0——轧件轧前直径； d1——轧件轧后直径。
<2>双辊式楔横轧机
双辊式楔横轧机由于具有生产效率高、调整方便、工艺稳定以及 模具加工制造相对容易等特点 ，是应用最为广泛的楔横轧机。
<3>板式楔横轧机
板式楔横轧机是依靠两个装有楔形模具的轧板做往复相向运动从而 使轧件轧制成形的一种轧机，这种轧机其突出特点是模具制造容易。 其驱动方式多为液压传动，因此具有结构简单、造价低 。
b.加热：加热方法为电感应加热。它与燃料加热比较，优点为不容易发生过
热与过烧，产品质量有保证；氧化铁皮损失小；生产灵活；生产环境好以及 节省人力与地方；容易实现机械化，自动化生产等。所以，凡有条件的工厂 都应采用中频电感应加热。 视 频
楔横轧工艺
c. 轧制：轧制是楔横轧轴类零件的主要工序。对于碳素钢和低合金钢，
楔横轧模具
楔横轧设备介绍
1.按模具结构分类
单辊弧形式轧机 辊式轧机（至少有两个辊）
平板式轧机
楔横轧设备介绍
<1>弧形式楔横轧机
2.各类楔横轧机的特点
优点:结构简单、重量轻、造价低，只需驱动一个轧辊，而不需 分速机构以及万向联轴器、相位调整机构等。 缺点:该机构具有无法加导向板、工艺调整困难、不易稳定致使 产品精度难以控制以及一支内弧形的楔形模具不易加工制造等严重缺 点，因此此种类型轧机应用较少。
式中：d0——轧件轧前直径； d1——轧件轧后直径）
楔横轧工艺
4.缺陷
（1）轧件内部产生疏松与空洞(曼内斯曼效应）如图（a） （2）端头凹心（轧件表面变形较大，中心变形较小） （3）轧件缩颈（拉应力大于材料的屈服应力，容易产生缩颈）如图（b） （4）弯曲 相位不同步，轧件便会出现U 形弯曲； 轧件旋入导板上的切刀槽内或刮蹭导板严重，会导致轧件扭曲、变形； 如模具的卸载段太短， 轧件在出模瞬间受力过大，也会导致轧件弯曲变形。 （5）表面产生螺旋痕（楔形面与楔顶圆过渡圆角R较小,料在流动过程中受阻，轧件 发生附加轴向变形，毛坯表面会出现螺旋状的压痕）如图（c） （6）深坑（导板间隙若调整不合适， 料在轧制过程中刮蹭导板， 轧件表面留下深坑 或者导板表面长时间未清理，有大量氧化皮和残渣积累，轧制时压入轧件垫伤表 面，会形成深坑）如图（d） 。
楔横轧模具
模具设计要点
• 轴向力平衡 模具作用到工件上的轴向力应平衡，确保工件不产生 左右窜动。对称轧制可实现轴向力平衡。非对称工件尽量两件一同 成形，可实现对称轧制并提高生产率。如无法实现对称轧制时应适 当设计模具使轴向力接近平衡。 满足旋转条件 工件旋转是实现楔横轧的必要条件。影响工件旋转 的有模具几何参数和模具与工件间的摩擦系数等因素。其中摩擦系 数的影响最大。增大摩擦有利于工件旋转，模具成形面粗糙化是使 工件旋转的最有效手段。 不产生拉缩 保证成形成过程中不因轴向力过大而使轧件出现拉缩 ，产生细颈。变形量过大，成形角α和楔展角β过大都使轴向力过 大，易于产生拉缩现象。
楔横轧设备介绍
双辊式楔横轧机
平板式楔横轧机
应用
楔横轧工艺主要适用于带旋转 体的轴类零件的生产而且常常用于 制坯工序，如汽车、拖拉机、摩托 车、内燃机等变速箱中的各种齿轮 轴、发动机中的凸轮轴、球头销等。
应用
铝合金零件 凸轮轴
发展与展望
进一步研究轧件在轧制过程中的受力模型以及金属在轴向 转移规律与工艺参数之间的关系，为多楔轧制以及偏心轧 制提供理论依据 楔横轧模具设计的CAD技术的应用 利用开发的楔横轧模具 设计的CAD软件,不仅使模具的设计变的简单，而且还可获 的三维图形，生成加工代码，可直接输入到数控加工中心， 进行模具的加工，这样可极大的提高设计和加工效率。 楔横轧工艺数值模拟与物理模拟利用有限元技术，对楔横 轧工艺可进行数值模拟以得到轧件内部的应力应变场信息， 不同工艺参数对应力应变场的影响。这对于认识楔横轧工 艺过程中材料的流动规律，优化模具参数设计提供了理论 依据和设计指导。
f.校直：对于楔横轧轴类件，尤其是细长的轴类件，在加热、轧制、
冷却以及正火处理中，免不了有弯曲变形，所以通常需要矫正工序。
楔横轧工艺
g. 产品锯切(检验)：将料头锯切掉，满足成品尺寸要求。在整个
生产过程中，每一道工序都需要检验，以判断是否合格，不合格 品是返工还是报废。
2.楔横轧特点
1) 高的生产效率:生产效率可达10件/分钟； 2)材料利用率高:材料利用率可达90%以上； 3）模具寿命高:模具寿命是模锻工艺模具寿命的10倍以上； 4）产品质量好:产品精度可达钢质模锻件国家标准中的精密级， 直径方向可达±0.3mm长度方向±0.5mm。
楔横轧制
Cross wedge rolling
Contents
定义(Definition）
楔横轧制工艺（Process of
cross wedge rolling ）
楔横轧模具（Wedge rolling mold ）
楔横轧设备介绍（Cross wedge rolling equipment）
视频
楔横轧工艺
1.楔横轧工艺流程
棒材锯切→加热→轧制→正火（空冷）（→机械加工） → 抛 丸→矫直→产品锯切
流程说明： a.棒材锯切：实际生产中主要有剪切和锯切两种下料方式，剪切下料优点
是生产率高、在断口处无材料损失，缺点是剪口截面质量差。故这种下料只 能用于产品两头需轧细并去掉料头的产品。用带式锯下料虽然有切口损失， 但由于切口质量好是楔横轧车间主要下料方式。
楔横轧模具
楔横轧工艺参数
AA→CC 楔入区
CC→DD 延展区
DD→EE 精整区 成形角α 楔展角β 成型极限断面收缩率ψ： （ψ=1-(d1/d0)2
式中：d0——轧件轧前直径 ； d1——轧件轧后直径）
楔横轧模具
3. 楔横轧制模具设计
楔横轧模具设计的基本原则
在设计楔横轧模具时，一般应遵循下 述4个原则 疏松条件。
楔横轧工艺
（7）折叠（模具安装时，上、下模具型腔未对齐，导致模具边棱形成剪刀 状，将料剪切起皮，随后辗压在轧件表面形成压皮。）如图（e）； （8）充不满（截齐曲线修磨未到位，模具便会将料排出，毛坯就会出现未 充满的现象）
图（a）
图（b）
图（c）
楔横轧工艺
图（d）
图（e）
防止缺陷的措施：
（1）稳定轧制：即指坯料与工具之间相对滑动最小, 不出现由于极限压缩程度选 择不当(偏大) 而使工件内部常出现疏松、孔腔、表面无螺旋纹。 （2）控制工艺参数（轧制次数、成形角α、楔展角β、断面收缩率Ψ、过渡圆角 R等) 成型极限分别与成形角α、展宽角β和圆角R的关系分别如下图所示：
楔横轧工艺
3.楔横轧工艺参数
AA→CC 楔入区 CC→DD 延展区 DD→EE 精整区
成形角α
楔展角β 成型极限断面收缩率ψ： ψ=1-(d1/d0)2 式中：d0——轧件轧前 直径； d1——轧件轧后 直径）
楔横轧工艺
3.楔横轧工艺参数
AA→CC 楔入区
CC→DD 延展区
DD→EE 精整区 成形角α 楔展角β 成型极限断面收缩率ψ： （ψ=1-(d1/d0)2
一般轧制温度为1000～1200℃。
d.正火：一般采用天然气无氧化正火炉或台车式电阻正火炉进行轴类
零件毛坯的正火处理。正火的主要目的是得到符合切削加工的硬度、 合适内部组织以及消除零件的内应力等。
e. 抛丸清理：轴类零件毛坯多采用抛丸清理。其主要目的一是清除
轧制、正火后轧件表面形成的氧化铁皮及其他缺陷（皱纹、毛刺等）， 减少在切削加工中刀具的磨损；二是显露轧件表面缺陷，为检查轧件 质量提供条件。
•
•
•
内部不产生疏松 轧制时易出现的曼乃斯曼效应即产生疏松应予 以重视。综合考虑工艺参数与变形参数的组合，可有效的防止出现 疏松。
楔横轧模具
模具的加工
模具的材料：5CrMnMo 5CrNiMo ZG55等 热处理要求：调质处理，硬度HRC34~37 模具寿命：一次修模20万次，可修2~3次 传统加工: 普通车床 :通过选择挂轮来获的所要求的螺距、 数控车床。 现代加工方法：二维设计→ 三维造型→生成加工 代码→数控加工中心（在楔横轧模具CAD/CAPP 集成化信息模型基础上完成模具加工）
楔横轧工艺
Ψb:由于断面收缩率过小， 在毛坯表面产生材料流动 缺陷的界限 Ψf：毛坯搜轴向拉力过大 而产生颈缩的界限 Ψl:毛坯与模具间的摩擦 力不足而不能旋转的界限 ψm：曼联内斯曼效应， 毛坯产生中心孔的界限
K：与毛坯材质有关的参 数，材质越好K越大
楔横轧工艺
过渡圆角R 与断面收缩率的关系
应用（Application）
什么是楔横轧？
在两个相同的作相向直线运动的平直楔形模或两个相同的作同向旋 转的圆弧形楔形模间横轧毛坯, 模具的楔压入到毛坯中去, 并使毛坯旋 转, 利用楔形模的倾斜侧边压缩和辗压金属, 使毛坯的直径减小, 长度增 大, 同时利用楔形模的平凸边来精整毛坯减径面的尺一寸和辗光其表面。