合肥工業(yè)大學(xué)  曹詩倬 權(quán)修華  吳旦中  董定福

    [摘要]分析了楔橫軋成形條件，以冷楔橫軋鋼窗手柄為例探討了工藝方案選擇和工藝參數(shù)確定。試軋獲得基本成功。如用于實(shí)際生產(chǎn)尚須進(jìn)一步提高加工精度。

    關(guān)鍵詞：  冷楔橫軋成形工藝

1  引言

    冷楔橫軋是一種高效的精成形工藝，能顯著節(jié)能節(jié)材，特別是在加工變截面軸類零件上具有很大的應(yīng)用前景。但是它的成形條件復(fù)雜，影響因素多，不易控制  。輥型面的設(shè)計(jì)、加工比較困難。因此對冷楔  軋工藝應(yīng)作深入的多側(cè)面研究，將它廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。近年來，我們在險峰機(jī)床廠的大力支持下，在壬400mm楔橫軋機(jī)上進(jìn)行了軋制工藝實(shí)驗(yàn)研究，并對鋼窗手柄等零件進(jìn)行了比較成功的試軋。

    圖1是鋼窗手柄的簡圖。鋼窗手柄為大批量生產(chǎn)的軸類零件，原來是用鋼棒或銅棒車削    的，尺寸精度要求不太高，但要求表面光整：采用冷楔橫軋加工這類零件可以顯著節(jié)約金屬，提高生產(chǎn)率，進(jìn)而達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。軋制工藝參數(shù)的確定.

    要順利軋制，工件必須連續(xù)旋轉(zhuǎn)，即要滿足旋轉(zhuǎn)條件。為確保旋轉(zhuǎn)，應(yīng)按下式確定成形楔的擴(kuò)展角盧譬1盧和Ar對擴(kuò)展角盧的影響可列成表1。從上式或表l可見，摩擦系數(shù)p變化對旋轉(zhuǎn)條件影響最大，其次是口甬，再次為Ar。鋼一鋼、銅一鋼的摩擦系數(shù)為0.  10～0.15，則J9=0.5—1.5。左右。因此取盧=0.5。、1.0。，改變口、Ar進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證了口角取得合適時，在一般成形條件下，盧角取在1。以內(nèi)是能保證工件在軋制中連續(xù)旋轉(zhuǎn)的。

此外，為保證軋制后工件內(nèi)部質(zhì)量，軋制過程中工件內(nèi)部應(yīng)不產(chǎn)生裂紋、中空，即不發(fā)生滿內(nèi)斯曼效應(yīng)。因此，對試軋后工件須進(jìn)行剖開檢  開它。查，找出軋裂的工藝條件，以便在實(shí)際軋制時避

3工藝方案的選擇

    為了平衡軋制時產(chǎn)生的軸向力，最好一次軋出兩件鋼窗手柄。這樣可使生產(chǎn)率提高一倍。采取一次軋兩件的工藝，可以有兩種方案：

    第一種方案是小端(j5 7.5)對接，如圖2所示。嚴(yán)格按零件圖進(jìn)行組合，在切斷處可能產(chǎn)生毛刺，增大1 mm。這樣軋制能確保零件尺寸，小端是鉚接端，沿此處切開，即使產(chǎn)生毛刺也不影第二種方案是大錐端對接，工件組合圖如圖3所示。用410 mm的棒料為原始坯料，j5 12響鉚接。但是，按最大直徑≠12確定坯料原始直徑時，需軋制的軸向長度超過44 mm，在單楔軋制的情況下，采用1。的擴(kuò)展角，即使軋輥轉(zhuǎn)3606也軋不到這樣長度，更談不上安裝切刀了；若采取多平行楔軋制，則給模具制造和調(diào)正增大了難度。按這種方案軋制，在和直角和倒錐軸肩附近的對應(yīng)模具處，是復(fù)雜的成形曲面‘2]，模具的制造和維修均有較高的要求。另外，坯料原始直徑也略微超過了機(jī)器的規(guī)格。mm粗徑處采用閉式孔型進(jìn)行擴(kuò)徑成形，最后利用輥面上的切刀從軋件中間切分成兩件。按這種方案軋制，軸向擴(kuò)展量接近32 mm，為了擴(kuò)出+12 mm直徑，軋制+7.5 mm段的成形楔提前楔入，這就可以在250。左右的輥面完成軋制成形，輥面的后段尚可布置切刀。垂直軸肩與錐形軸肩可自然成形，與其對應(yīng)的模具處不須做成復(fù)雜的成形曲面。為了適合這樣的軋制成形，對零件圖作了兩處微小的改動：第一是手柄的大錐段改刀由錐度為10。的錐體和410 mm圓柱體兩段所組成。第二是靠近412 mm粗徑處小錐體的錐角和成形角a-致。

    由于第二方案在試驗(yàn)軋機(jī)上可以軋制，且模具結(jié)構(gòu)比較簡單，因此采用此方案進(jìn)行試軋。4試軋情況及其結(jié)果分析

輥面型槽展開簡圖如圖4所示。成形楔I插入后，推擠金屬向外流動，為達(dá)到擴(kuò)徑的目的，成形楔I側(cè)為垂直面起堵截金屬的作用，在設(shè)計(jì)模具時，應(yīng)根據(jù)擴(kuò)徑需堵截的金屬量確定成形楔I的提前楔入量。   

試驗(yàn)?zāi)Ｓ美溆茶T鐵制造，對鋁、銅和低碳鋼的棒料進(jìn)行試軋。軋輥徑調(diào)正平行對中，校準(zhǔn)壓下量后進(jìn)行軋制，工件在軋制過程中正常連續(xù)旋轉(zhuǎn)，軋件的形狀尺寸基本上達(dá)到零件圖的要求（見圖5），軋件內(nèi)部無裂紋或中空，基本上達(dá)到設(shè)計(jì)要求。如經(jīng)過改進(jìn)捉高軋件精度后，就可付諸工業(yè)生產(chǎn)。

    從試軋中看到，軋輥制造安裝精度對工件的成形有較大影響，而壓下量△r的變化對工件旋轉(zhuǎn)的影響并不敏感。

    試軋件在加工精度上主要有以下一些問題：

    (1)  表面光潔度不夠高，尚未達(dá)到Ra3.2～Ra6.3的要求。這主要由于軋輥的輥面加工得比較粗糙，且冷硬鑄鐵質(zhì)脆易崩裂，使孔型不完整，因而嚴(yán)重影響軋制精度。

    (2)成形楔側(cè)面向外輾壓工件時，有少量金屬向上翻，形成局部的表面夾層（圖5）或鱗片狀碎屑。特別是擴(kuò)徑的412 mm段，金屬上翻的現(xiàn)象比較明顯，這也是影響軋件精度的重要因素。這表明軋制力中徑向分壓力P&相對值不足，還須通過調(diào)正成形角口等參數(shù)逐步克服。

    (3)  采取擴(kuò)徑成形的412 mm粗徑處在軋制中未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，一般為≯11,6 mm左右。這表明堵截的金屬量不夠。如圖7所示，在軋制時，成形楔I垂直邊AB為堵截面軸向位置固定，當(dāng)成形楔I由E'F'推移到EF，打上網(wǎng)紋的O'F'FO區(qū)域內(nèi)金屬被壓出，此時FB段均為塑性變形區(qū)，被壓出的金屬一部分向上流動，達(dá)到擴(kuò)徑的目的；還有一部分從BD面下產(chǎn)生軸向流出。至于金屬向哪個方向流動，則看哪個方向的流動阻力小而定。若不計(jì)軸向流動，則根據(jù)擴(kuò)徑歷需的金屬量計(jì)算出AB面的楔入量。由于金屬產(chǎn)生軸向流動，為保證堵截所需金屬量，則AB面更要提前楔入。若提前量取得過大，則金屬充滿閉式孔型后成形阻力急劇增加，ak0‘能擠壞孔型。影響金屬流動的因素很多，AB面提前楔入量難以準(zhǔn)確地確定。這尚待進(jìn)一步研究以摸清規(guī)律。

4結(jié)論

    試軋中避取的工藝參數(shù)基本上是適當(dāng)?shù)?。軋制的鋼窗手柄基本上達(dá)到設(shè)計(jì)要求。工件的尺寸精度和表面光潔度尚須進(jìn)一步提高以滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。為此，對冷楔橫軋工藝需要開展深入的研究。