CN101758149B - 回转体轴类无料头楔横轧制方法及专用模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转体轴类无料头楔横轧制方法及专用模具，其特征在于由以下步骤完成：制定专用模具、按需称重截取金属棒料的长度、加热、轧制。所述的专用模具，由圆筒形模具本体(1)、轮部孔型成型槽(2)、主楔面(3)和副楔面(4)构成，主楔面(3)对称的设在轮部孔型成型槽(2)的两侧，副楔面(4)对称的设在主楔面(3)的外侧，在两侧的副楔面(4)的外侧均设有挡料楔面(5)。该发明，由于所放入模具内的金属棒料重量与所要加工的回转轴类件重量是一致的，在模具上加了挡料楔面，所以不会产生废料头，可达到材料的利用率为100％。不仅提高材料的利用率，而且降低了生产成本。

Description

回转体轴类无料头楔横轧制方法及专用模具

技术领域

本发明涉及一种回转体轴类金属零件的楔横轧制方法和模具的改进，具体地说是一种能提高材料利用率的回转体轴类无料头楔横轧制方法及专用模具。

背景技术

目前，回转体轴类金属零件的成型方法主要有三种：切削加工工艺、锻造工艺和楔横轧制工艺。

切削加工工艺是用直径大于工件最大直径的棒料，在车床上车削成型。这种切削加工工艺，虽有无需加热、能耗低的优点，但存在材料利用率极低的缺点，一般情况下，材料利用率只有50％左右，而且工作效率很低。

锻造工艺是将加热好的棒料放在压力机的上、下模具之间，通过上、下模具对棒料的打击，在模腔内成型，再将周围的废料切除。这种锻造工艺的缺点是：材料利用率仍较低，一般在70％左右，而且需要加热，能耗也较高，切除废料后留有切边，横截面的圆度误差较大。

楔横轧制工艺也是靠模具成型。是先用中频感应加热电炉将金属棒料加热到一定温度后，放到楔横轧机上，上、下两个水平布置的圆筒型模具作同向旋转，使加热的金属棒料在两个圆筒型模具之间滚动实现径向压缩、轴向延伸成型，由于所用模具只有向外压延的作用，所以在成型过程中金属棒料两端有废料头产生，通过精整段整形后，用安装在模具两端的切刀将废料头剪去。这种楔横轧制模具，其材料的利用率在80％左右，优于切削加工工艺和锻造工艺，但仍然存在着材料不能全部利用的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能使材料的利用率接近100％，可最大限度地降低生产成本、能提高生产效率的回转体轴类无料头楔横轧制方法。

本发明的另一目的在于提供一种在回转体轴类无料头楔横轧制方法中所使用的专用模具，这种专用模具可实现材料的利用率接近100％。

为达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该回转体轴类无料头楔横轧制方法，其特征在于由以下步骤完成：

(1)、首先制定专用模具，在专用模具上增加挡料楔面，通过挡料楔面对加工坯件的端头实现内压，并与主副楔面形成对延，到专用模具最终成形腔时，逐步使端头形成垂直的齐面；

(2)计算专用模具最终成形腔容积，最终成形腔容积与所要加工的回转体轴标准件的体积相同；根据最终成形腔容积计算出加工一个回转体轴标准件的重量，确定所需金属棒料的长度，所需金属棒料的直径等于回转体轴标准件上的最大横截面的直径，确定长度后，剪断，作为金属棒料；

(3)、将下好的金属棒料放入中频感应电炉内进行加热，加热温度控制在1030℃-1070℃；

(4)、将加热好的金属棒料通过传送装置自动流到楔横轧机的上、下专用模具之间，上、下专用模具作同向旋转，带动金属棒料旋转，开始是对金属棒料径向挤压、轴向延伸同时进行，后段对金属棒料的端部进行内斜挤压并逐步转为垂直，金属棒料在专用模具旋转一周的过程中逐渐成型。成型的坯件自动流出。

一种回转体轴类无料头楔横轧制专用模具，其回转体轴类件如图8所示，由圆筒形模具本体、轮部孔型成型槽、主楔面和副楔面构成，孔型成型槽的轴向尺寸乘以钢材的热膨胀系数，等于所要轧制到回转体轴类工件的轴向尺寸， 其深度逐步加深，至轧制到第四阶段时深度等于所要轧制的回转体轴类轮的高度，因为对称轧制，所以主楔面对称的设在轮部孔型成型槽的两侧，副楔面对称的设在主楔面的外侧，其特征在于：在两侧的副楔面的外侧均设有挡料楔面，通过挡楔面阻止表面的金属材料继续向两端流动，并最终形成齐头端面。作为一种改进，所述的主楔面为三角形斜面△aeb，其作用是让金属材料向外延伸、变细；副楔面为三角形斜面△afe，其作用是参与产生变形并减小金属材料向外延展的阻力；主楔面和副楔面的斜向相反，主楔面的三角形斜面△aeb的斜边与副楔面的三角形斜面△afe的斜边为同一根斜边；所述的挡料楔面由非作用段和内压作用段、垂直整平段组成，非作用段为等宽斜面从g至f段，其斜向与主楔面和副楔面的斜向相反，在此段，对金属棒料还未起作用，内压作用段为三角形斜面△fhe，其斜向与主楔面和副楔面的斜向相反，挡料楔面的作用是阻止表面的金属材料继续向外流动，并使金属材料沿轴向向内加压，这不仅使加工坯件断头整齐，还加大了加工坯件端头的密度，保证端头的质量，垂直整平段为从e至k段，此段为垂直面，使端部整平并加压；所述的圆筒形模具本体分为五段，第一段为入料段，其长度为圆筒形模具本体展开长度的10-12％，在这一段，加热的金属坯料滚动平整放齐，以同步进入开轧段；第二段为开轧段，其长度为圆筒形模具本体展开长度的13-16％，在这一段，主楔面为剪切刀刃状，对金属棒料开轧，其斜面与副楔面的斜面相连，主楔面的斜度大于副楔面的斜度，且逐步加深，使金属棒料沿轴向外延；第三段为转换轧段，其长度为圆筒形模具本体展开长度的5-8％，在这一段，开始出现定轴直径轧面，副楔面逐步与挡料楔面连接，金属棒料的断头逐步伸至挡料楔面；第四段为轴向对轧段，其长度为圆筒形模具本体展开长度的33-36％，在这一段，沿轴外延和沿轴内压同时进行，同时定轴直径轧面逐渐展宽至要求长度，其内压作用段的楔面斜度 逐渐变为垂直，使加工坯件的端头由斜面逐渐成为垂直面；第五段为精整段，其长度为圆筒形模具本体展开长度的32-35％，在这一段，加工坯件已经定型，经过滚压，使其表面平整。根据这一原理，也可以轧制其他回转轴类件。

本发明的有益效果在于：与目前的回转轴类楔横轧制方法相比，由于所放入模具内的金属棒料重量与所要加工的回转轴类件重量是一致的，所以不会产生废料头，可达到材料的利用率为100％。由于在专用模具上增加了挡料楔面，对金属棒料的端头由径向挤压和轴向内压逐步转为垂直，所以，加工的坯件端头密度不会减小，而且平齐。通过本发明，不仅提高了材料的利用率，而且降低了生产成本。

附图说明

图1、为本发明的一个如图8实施例的专用模具的主视示意图。

图2、为本发明图1实施例的专用模具的展开俯视示意图。

图3、为本发明沿图2的A-A断面剖视示意图。

图4、为本发明沿图2的B-B断面剖视示意图。

图5、为本发明沿图2的C-C断面剖视示意图。

图6、为本发明沿图2的D-D断面剖视示意图。

图7、为本发明沿图2的E-E断面剖视示意图。

图8、为本发明一个实施例所要加工的回转轴类件俯视放大示意图。

具体实施方式

按照图1、2、3、4、5、6、7说明一个实施例的楔横轧制的全过程。该实施例是加工一个如图8所示的回转轴类件。(1)首先制定专用模具，由圆筒形 模具本体1、轮部孔型成型槽2、主楔面3和副楔面4构成，轮部孔型成型槽2设在圆筒形模具本体1的中部，轮部孔型成型槽2轴向尺寸乘以钢材的膨胀系数，等于所要轧制的回转体轴类工件轴向尺寸，其深度逐步加深，至轧制到第四阶段时深度等于所要轧制的回转体轴类工件轮的高度，主楔面3对称的设在轮部孔型成型槽2的两侧，通过两侧主楔面3的滚压，使金属棒料向两端延伸变细，副楔面4对称的设在主楔面3的外侧，通过两侧副楔面4的滚压，进一步使金属棒料产生变形并减小金属棒料向两端延展的阻力，在两侧的副楔面4的外侧均设有挡料楔面5，通过挡料楔面5阻止表面的金属材料继续向两端流动，并最终形成齐头端面。所述的主楔面3为三角形斜面△aeb，副楔面4为三角形斜面△afe，主楔面3和副楔面4的斜向相反，主楔面3的三角形斜面△aeb的斜边与副楔面4的三角形斜面△afe的斜边为同一根斜边；所述的挡料楔面5由非作用段51和内压作用段52、垂直整平段53组成，非作用段51为等宽斜面从g至f段，其斜向与主楔面3和副楔面4的斜向相反，在此段，对金属棒料还未起作用，内压作用段52为三角形斜面△fhe，其斜向与主楔面3和副楔面4的斜向相反，使挡料楔面5在阻止金属材料外延的同时，使金属材料沿轴向向内加压，这不仅使加工坯件断头整齐，还加大了加工坯件端头的密度，保证端头的质量，垂直整平段53为从e至k段，此段为垂直面，使端部整平并加压；所述的圆筒形模具本体1分为五段，第一段为入料段，其长度为圆筒形模具本体1展开长度的10.7％，在这一段，加热的金属坯料滚动平整放齐，以同步进入开轧段；第二段为开轧段，其长度为圆筒形模具本体1展开长度的14.9％，在这一段，主楔面3为剪切刀刃状，对金属棒料开轧，其斜面与副楔面4的斜面相连，主楔面3的斜度大于副楔面4的斜度，且逐步加深，使金属棒料沿轴向外延；第三段为转换轧段，其长度为圆筒形模具本体1展开长度的6.9％，在这一段，开 始出现定轴直径轧面6，副楔面4逐步与挡料楔面5连接，金属棒料的端头逐步伸至挡料楔面5；第四段为轴向对轧段，其长度为圆筒形模具本体1展开长度的34.5％，在这一段，沿轴外延和沿轴内压同时进行，同时定轴直径轧面6逐渐展宽至要求长度，其内压作用段52的斜面斜度逐渐变为垂直，使加工坯件的端头由斜面逐渐成为垂直面；第五段为精整段，其长度为圆筒形模具本体1展开长度的33.0％，在这一段，加工坯件已经定型，经过滚压，使其表面平整。(2)计算专用模具最终成形腔容积，最终成形腔容积与所要加工的回转体轴标准件的体积相同；根据最终成形腔容积计算出加工一个回转体轴标准件的重量，确定所需金属棒料的长度，所需金属棒料的直径等于回转体轴标准件上的最大横截面的直径，确定长度后，剪断，作为金属棒料；

(3)、将下好的金属棒料放入中频感应电炉内进行加热，加热温度控制在1030℃-1070℃；

(4)、将加热好的金属棒料通过传送装置自动流到楔横轧机的上、下专用模具之间，上、下专用模具作同向旋转，带动金属棒料旋转，开始是对金属棒料径向挤压、轴向延伸同时进行，后段对金属棒料的端部进行内斜挤压并逐步转为垂直，金属棒料在专用模具旋转一周的过程中逐渐成型。成型的坯件自动流出。

经过检测：加工出的坯件材料全部用尽，不出现废料头；经过压力检测，加工出的坯件端部压力和轴部压力一致，不出现密度变小的现象，可保证端头质量。

Claims (4)

1.一种回转体轴类无料头楔横轧制方法，其特征在于由以下步骤完成：

(1)、首先制定专用模具，在专用模具上增加挡料楔面，通过挡料楔面对加工坯件的端头实现内压，并与主、副楔面形成对延，到专用模具最终成形腔时，逐步使端头形成垂直的齐面；

(2)计算专用模具最终成形腔容积，最终成形腔容积与所要加工的回转体轴标准件的体积相同；根据最终成形腔容积计算出加工一个回转体轴标准件的重量，确定所需金属棒料的长度，所需金属棒料的直径等于回转体轴标准件上的最大横截面的直径，确定长度后，剪断，作为金属棒料；

(3)、将下好的金属棒料放入中频感应电炉内进行加热，加热温度控制在1030℃-1070℃；

(4)、将加热好的金属棒料通过传送装置自动流到楔横轧机的上、下专用模具之间，上、下专用模具作同向旋转，带动金属棒料旋转，开始是对金属棒料径向挤压、轴向延伸同时进行，后段对金属棒料的端部进行内斜挤压并逐步转为垂直，金属棒料在专用模具旋转一周的过程中逐渐成型，成型的坯件自动流出。

2.一种回转体轴类无料头楔横轧制专用模具，由圆筒形模具本体(1)、轮部孔型成型槽(2)、主楔面(3)和副楔面(4)构成，轮部孔型成型槽(2)设在圆筒形模具本体(1)的中部，主楔面(3)对称的设在轮部孔型成型槽(2)的两侧，副楔面(4)对称的设在主楔面(3)的外侧，其特征在于：在两侧的副楔面(4)的外侧均设有挡料楔面(5)；所述的挡料楔面(5)由非作用段(51)和内压作用段(52)、垂直整平段(53)组成，非作用段(51)为等宽斜面从g至f段，其斜向与主楔面(3)和副楔面(4)的斜向相反，内压作用段(52)为三角形斜面△fhe，其斜向与主楔面(3)和副楔面(4)的斜向相反，垂直整平段(53)为从e至k段，为垂直面。

3.根据权利要求2所述的回转体轴类无料头楔横轧制专用模具，其特征在于所述的主楔面(3)为三角形斜面△aeb，副楔面(4)为三角形斜面△afe，主楔面(3)和副楔面(4)的斜向相反，主楔面(3)的三角形斜面△aeb的斜边与副楔面(4)的三角形斜面△afe的斜边为同一根斜边。

4.根据权利要求2所述的回转体轴类无料头楔横轧制专用模具，其特征在于：所述的圆筒形模具本体(1)分为五段，第一段为入料段，其长度为圆筒形模具本体(1)展开长度的10-12％；第二段为开轧段，其长度为圆筒形模具本体(1)展开长度的13-16％，在这一段，主楔面(3)为剪切刀刃状，其斜面与副楔面(4)的斜面相连，主楔面(3)的斜度大于副楔面(4)的斜度，且逐步加深；第三段为转换轧段，其长度为圆筒形模具本体(1)展开长度的5-8％，在这一段，开始出现定轴直径轧面(6)，副楔面(4)逐步与挡料楔面(5)连接，金属棒料的端头逐步伸至挡料楔面(5)；第四段为轴向对轧段，其长度为圆筒形模具本体(1)展开长度的33-36％，在这一段，其内压作用段(52)的斜面斜度逐渐变为垂直；第五段为精整段，其长度为圆筒形模具本体(1)展开长度的32-35％。

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