CN102688908B - 锥面台阶轴类件的楔横轧模具设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锥面台阶轴类件的楔横轧模具设计方法，该方法的步骤如下：1.设计楔横轧模具的结构，楔横轧模具由在模板上连成一体的长度为l的楔入段、长度为l₁的第一展宽段、长度为l₂的第二展宽段与长度为l₃的整形段四部分组成；第一展宽段、第二展宽段与整形段具有相同的厚度，并和楔入段的楔顶高（h）相等；2.设计长度为l的楔入段：l＝hcotαcotβ，h＝r₁-r₀+δ；3.设计长度为l₁的第一展宽段：l₁＝ecotβ；4.设计长度为l₂的第二展宽段：l₂＝(L₁-e)cotβ；5.设计长度为l₃的整形段：

Description

锥面台阶轴类件的楔横轧模具设计方法

技术领域

本发明涉及一种模具设计方法，更确切地说，本发明涉及一种生产锥面台阶轴类件的楔横轧模具设计方法。

背景技术

在工程中阶梯轴类件的应用十分广泛，而阶梯轴类件中带有锥面台阶的阶梯轴类件也非常多；以楔横轧成形方法为模锻预制带有锥面台阶的毛坯更是常见。当锥面倾斜角较大时(大于30°)，目前是采用带有截齐曲线或称轧齐曲线的楔横轧模具进行成形，由于截齐曲线或称轧齐曲线是复杂的空间曲线，所以楔横轧模具设计的计算量较大，给模具设计带来很大不便。同时在模具加工时常依靠经验人工修整得到，截齐曲线或称轧齐曲线的精确度很难保证。本发明依靠多年来的实际总结，提出了双成形面法，将复杂的截齐曲线或称轧齐曲线变为简单的易于加工的曲面，不仅减少了楔横轧模具的设计计算量，而且使楔横轧模具制造变得易于实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的问题，提供了一种锥面台阶轴类件的楔横轧模具设计方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的锥面台阶轴类件的楔横轧模具设计方法的步骤如下：

1.设计楔横轧模具的结构；

楔横轧模具由四部分组成：长度为l的楔入段、长度为l₁的第一展宽段、长度为l₂的第二展宽段与长度为l₃的整形段；第一展宽段、第二展宽段与整形段连成一体具有相同的厚度，并和楔入段的楔顶高度相等。

2.设计长度为l的楔入段；

l＝hcotαcotβ       h＝r₁-r₀+δ

式中：h.楔顶高度，单位.毫米，r₀.锥面台阶轴类件的最小半径，单位.毫米，r₁.锥面台阶轴类件的最大半径，单位.毫米，α.第一成形角，取值为30°，β.展宽角，单位.度，δ.锥面台阶轴类件外径到模具板的距离，取值为δ＝0.3～2mm。

3.设计长度为l₁的第一展宽段；

l₁＝ecotβ

式中：α.第一成形角，取值为30°，α₁.第二成形角即第二成形面与模板的夹角，第二成形面对称设置于第二展宽段两侧，单位.度，β.展宽角，单位.度，模具第一展宽段底部长度，单位.毫米，第一展宽段展宽长度，单位.毫米，r₀.锥面台阶轴类件的最小半径，单位.毫米，r₁.锥面台阶轴类件的最大半径，单位.毫米，模具最终展宽长度，单位.毫米。

4.设计长度为l₂的第二展宽段；

l₂＝(L₁-e)cotβ

式中：模具最终展宽距离，单位.毫米，第一展宽段展宽长度，单位.毫米，β.展宽角，取值为4°～8°。

5.设计长度为l₃的整形段；

$l_3>\frac{1}{2}\mathrm{\π}(r_0+r_1)$

式中：r₀.锥面台阶轴类件的最小半径，单位.毫米，r₁.锥面台阶轴类件的最大半径，单位.毫米。

技术方案中所述的第一展宽段展宽长度为：

$\begin{array}{c}e=\frac{\frac{1}{3}(r_1-r_0)({r_1}^2-{r_0}^2)\cot {\mathrm{\α}}_1+{r_0}^2(r_1-r_0)(\cot \mathrm{\α}-\cot {\mathrm{\α}}_1)+\frac{\cot \mathrm{\α}}{3}(2{r_1}^3-3{r_1}^2{r}_0+{r_0}^3)}{{r_1}^2}-\\ \frac{\frac{\mathrm{\π}}{4}\tan \mathrm{\β}(r_1+r_0)({r_1}^2-{r_0}^2)+{r_1}^2(r_1-r_0)\cot \mathrm{\α}}{{r_1}^2}+L_1+(r_1-r_0)(\cot {\mathrm{\α}}_1-\cot \mathrm{\α})\end{array}$

式中：α.第一成形角，取值为30°，α₁.第二成形角即第二成形面与模板的夹角，第二成形面对称设置于第二展宽段两侧，单位.度，β.展宽角，单位.度，r₀.锥面台阶轴类件的最小半径，单位.毫米，r₁.锥面台阶轴类件的最大半径，单位.毫米，模具最终展宽长度，单位.毫米。

技术方案中所述的长度为l₂的第二展宽段与第一展宽段连接成一体，第二展宽段的厚度与第一展宽段的厚度相等。第二展宽段的横截面为等腰梯形，即第二展宽段两侧的第二成形面为对称设置，两侧的第二成形面与模板的两个相等的夹角为第二成形角α₁，第二展宽段与第一展宽段的纵向对称面共面，第二展宽段的展宽角和第一展宽段的展宽角与楔入段的展宽角β相等。第二展宽段两侧的第二成形面与模板的第二成形角α₁要大于第一展宽段两侧的第一成形面与模板的第一成形角α，第二成形角α₁与被加工的锥面台阶轴类件的锥面倾斜角相等。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.简化了模具的设计与制造

本发明所述的锥面台阶轴类件的楔横轧模具设计方法中所提出的双成形面法是应用二个成形面的方法代替了现有的截齐曲线或称轧齐曲线，传统的截齐曲线或称轧齐曲线是复杂的空间曲线，求解过程繁琐，并且会在模具的成形面上形成不规则的曲面，在给实际的模具的设计制造带来了很大麻烦。双成形面法只是通过二个成形面之间直接相连接方法取代了复杂的截齐曲线或称轧齐曲线。在双成形面法的模具中不存在复杂空间曲线和曲面问题，简化了模具的设计与制造。

2.降低了成形力、提高产品质量

参阅图2，本发明所述的锥面台阶轴类件的楔横轧模具设计方法中由于第一展宽段的作用，使楔横轧件被成形部分成形为与第一展宽段成形角α相同角度的锥面台阶。当第二成形面进入时，由于此时已经是第一展宽段成形后的螺旋锥台继续成形，因此当第二展宽段用大角度成形角时可以降低成形力，减小了缺陷产生的可能性，提高了产品质量，为普及和优化楔横轧技术起到了一定的推动作用。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是为了说明双成形面法成形时轧件内部应力小于传统楔横轧成形技术成形时轧件内部应力而采用有限元技术模拟的锥面台阶轴类件；

图2为图1锥面台阶轴类件在采用双成形面法和传统楔横轧技术成形过程中P点的等效应力变化曲线图，图中曲线3是采用传统楔横轧成形技术成形的等效应力曲线、4是采用双成形面法成形的等效应力曲线；

图3为传统楔横轧模具的主视图；

图4为传统楔横轧模具的俯视图；

图5为图4所示传统楔横轧模具A-A处的剖面图；

图6为加工本发明所述的锥面台阶轴类件所采用的双成形面的楔横轧模具的主视图；

图7为加工本发明所述的锥面台阶轴类件所采用的双成形面的楔横轧模具的俯视图；

图8是图7所示的加工本发明所述的锥面台阶轴类件所采用的双成形面的楔横轧模具A—A处的剖面视图；

图9是图7所示的加工本发明所述的锥面台阶轴类件所采用的双成形面的楔横轧模具B—B处的剖面视图；

图10为采用本发明所述的双成形面的楔横轧模具轧制锥面台阶轴类件成形时的锥面台阶轴类件刚进入第二展宽段时一半锥面台阶轴类件的形态图；

图11为本发明所述的锥面台阶轴类件的楔横轧模具设计方法中的实施例所设计的锥面台阶轴类件的主视图；

图12-a为轧制过程中在第一展宽段(四分之一的)双成形面的楔横轧模具与锥面台阶轴类件表面接触情况的示意图；

图12-b为轧制过程中刚进入第二展宽段(四分之一的)双成形面的楔横轧模具与锥面台阶轴类件表面接触情况的示意图；

图12-c为轧制过程中进入第二展宽段初期(四分之一的)双成形面的楔横轧模具与锥面台阶轴类件表面接触情况的示意图；

图12-d为轧制过程中完全进入第二展宽段(四分之一的)双成形面的楔横轧模具与锥面台阶轴类件表面接触情况的示意图；

图13-a为板式楔横轧示意图；

图13-b为辊式楔横轧示意图；

图中：1.锥面台阶轴类件，2.双成形面楔横轧模具,3.采用传统楔横轧成形技术成形的等效应力曲线,4.采用双成形面法成形的等效应力曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图3与图4，楔横轧成形技术的模具主要包括上模具和下模具两部分，且上模具和下模具是完全对称的，因此只需设计出其中一个模具即可。同时由于楔横轧成形方法所加工的轴类件具有对称性，因此也可以只取锥面台阶轴类件的一半进行研究(参阅图10)。传统的楔横轧模具结构如图3与图4所示：a为楔入段，b为展宽段，c为整形段，β为展宽角，d为最终展宽距离，α为成形角(参阅图5)。

参阅图13-a与图13-b,楔横轧模具主要包括板式和辊式二种，为了更清晰的说明楔横轧模具设计的相关内容这里只以板式楔横轧模具为例进行相关介绍，但是此发明所述的设计方法同样适用于辊式楔横轧模具。本发明所述的锥面台阶轴类件的楔横轧模具设计方法步骤如下：

1.设计楔横轧模具的结构

参阅图7，本发明所述的楔横轧模具设计方法是双成形面楔横轧模具的设计方法。采用双成形面楔横轧模具轧制锥面台阶轴类件的方法称为双成形面法，双成形面法是在楔横轧领域中提出的一种新型的成形方法，主要是针对倾斜角大于30°的锥面台阶轴类件，为了保证轧制过程的稳定性以及锥面台阶轴类件的质量，必须保证楔横轧模具设计的合理。双成形面法与传统的楔横轧技术主要区别是其同时存在第一成形面与第二成形面，双成形面楔横轧模具主要由四部分组成：长度l对应的楔入段、长度l₁对应的第一展宽段、长度l₂对应的第二展宽段、长度l₃对应的整形段。

长度为l的楔入段的结构与传统的楔横轧模具中楔入段的结构相同，呈现横截面为等腰三角形的楔形，楔入段的纵向对称面和模板的纵向对称面共面，楔入段两侧的倾斜平面与第一展宽段中两侧的第一成形面共面即具有相同的倾斜角。

长度为l₁的第一展宽段的结构与传统楔横轧模具中展宽段的结构相同，第一展宽段于模板上和楔入段连接成一体，第一展宽段的纵向对称面和楔入段的纵向对称面共面，第一展宽段的厚度保持不变，且与楔入段的楔顶高h相等；第一展宽段的横截面为等腰梯形，即第一展宽段两侧的第一成形面为对称设置，两侧的第一成形面与模板的两个相等的夹角为第一成形角α，第一成形角α通常取30°，这样可以减小第一成形角α与第二成形角α₁的差值，降低第二展宽段的长度l₂；第一展宽段的展宽角与楔入段的展宽角β相等。

长度为l₂的第二展宽段于模板上和第一展宽段连接成一体，第二展宽段的厚度保持不变，且与第一展宽段的厚度相等；第二展宽段的横截面为等腰梯形，即第二展宽段两侧的第二成形面为对称设置，两侧的第二成形面与模板的两个相等的夹角为第二成形角α₁，第二展宽段与第一展宽段的纵向对称面共面，第二展宽段的展宽角和第一展宽段的展宽角与楔入段的展宽角β相等，但第二展宽段两侧的第二成形面与模板的第二成形角α₁要大于第一展宽段两侧的第一成形面与模板的第一成形角α，第二成形角α₁与锥面台阶轴类件的锥面倾斜角相同。

长度为l₃的整形段于模板上和第二展宽段连接成一体，整形段与第二展宽段的纵向对称面共面，整形段的厚度保持不变，且与第二展宽段的厚度相等；整形段的横截面为等腰梯形，即整形段两侧的矩形的整形面为对称设置，矩形的整形面长边和整形段的纵向对称面平行，两侧的整形面与模板的两个相等的夹角为整形角，整形段的整形角与锥面台阶轴类件的锥面倾斜角相同，即和第二成形角α₁相同。整形段的展宽角β为0，即不存在展宽。楔入段、第一展宽段、第二展宽段和整形段于模板上连成一体，第一展宽段、第二展宽段与整形段具有相同的厚度，并和楔入段的楔顶高h相等。

2.设计楔入段

楔入段作为最先与坯料接触的工段主要作用是使楔形凸起进入坯料，为第一展宽段的进入做前期准备，楔入段的设计要保证坯料可以正常旋转，主要由楔顶高h、第一成形角α和展宽角β决定。楔入段长l：

l＝hcotαcotβ        h＝r₁-r₀+δ

式中：h.楔顶高度，单位.毫米，r₀.锥面台阶轴类件的最小半径，单位.毫米，r₁.锥面台阶轴类件的最大半径，单位.毫米，α.第一成形角，取值为30°，β.展宽角，单位.度，δ.锥面台阶轴类件外径到模具板的距离，取值为δ＝0.3～2mm。

3.设计第一展宽段

第一展宽段是与楔入段相连的模具部分，在传统的楔横轧模具中，展宽段主要作用是将坯料的展宽到实际要求的宽度，是坯料发生塑性变形的主要阶段。

在双成形面楔横轧模具中，第一展宽段除了使坯料发生一定程度的展宽之外，另外一个重要的作用使坯料发生预成形，既先成形一个角度相对较小的锥面，为后期进入第二展宽段时做准备，降低进入第二展宽段时的轧制力。

由于楔横轧成形是挤压成形，锥面台阶轴类件在变形过程中不发生体积变化，即满足体积不变定律。由于在成形过程中锥面台阶轴类件的总体积不变，因此在锥面台阶轴类件中心部位被挤压掉的体积必然等于未变形部分向端部外侧移动的体积。

已知在楔横轧成形过程中锥面台阶轴类件旋转时的瞬间展宽量S(单位.毫米)为：

S＝πr_ktanβ

又因为 $r_k=\frac{1}{2}(r_0+r_1)$ 所以可得：

$S=\frac{1}{2}\mathrm{\π}(r_0+r_1)\tan \mathrm{\β}$

式中：r_k.旋转半径，单位.毫米.r₀.锥面台阶轴类件的最小半径，单位.毫米，r₁.锥面台阶轴类件的最大半径，单位.毫米。

参阅图10，在第一段展宽恰好完毕时楔横轧件的状态,此时被挤压开的体积为HFD₁A₁ADEG绕轴向旋转一周的体积和二倍的螺旋体D₁CDAA₁B的体积(由于楔横轧成形是完全对称的)体积之和。结合模具图7可得第一段展宽段走过后(刚进入第二展宽段)所得的体积为：

$V_{{\mathrm{HBCC}}_1\mathrm{DAG}}=V_{E{C}_1\mathrm{CF}}-V_{\mathrm{HF}{D}_1{A}_1\mathrm{ADEG}}-2V_{D_1\mathrm{CDA}{A}_{1}B}$

其中:

$V_{{\mathrm{ECC}}_{1}F}={{\mathrm{\πr}}_1}^{2}L$

$\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{HF}{D}_1{A}_1\mathrm{ADEG}}={\∫}_{r_0}^{r_1}[(e-s)+(r-r_0)\cot \mathrm{\α}]2\mathrm{\πrdr}\\ =\mathrm{\π}(e-s)({r_1}^2-{r_0}^2)+\frac{\cot \mathrm{\α}}{3}\mathrm{\π}({{2r}_1}^3-3{r_1}^3{r}_0+{r_0}^3)\end{array}$

${2V}_{D_1\mathrm{CDA}{A}_{1}B}=2{\∫}_{r_0}^{r_1}\frac{1}{2}\mathrm{\πrsdr}=\frac{\mathrm{\π}}{2}s({r_1}^2-{r_0}^2)$

所以：

$V_{{\mathrm{HBCC}}_1\mathrm{DAG}}={{\mathrm{\πr}}_1}^{2}L-\mathrm{\π}(e-s)({r_1}^2-{r_0}^2)-\frac{\cot \mathrm{\α}}{3}\mathrm{\π}({{2r}_1}^3-3{r_1}^2{r}_0+{r_0}^3)-\frac{\mathrm{\π}}{2}s({r_1}^2-{r_0}^2)$

为了降低第二展宽时的轧制力，应该使第一展宽段长度l₁尽量精确，即要保证零件进入第二段后，当模具恰好挤压掉锥形回转体()时零件的展宽就达到要求即可，假设这时取肩部C点恰好移动到J点,由体积不变定律，这时挤压掉的体积应该等于C点轴向移动的体积

即： $V_{{\mathrm{HBCC}}_1\mathrm{DAG}}-V_{{\mathrm{HNCC}}_1{N}_{1}G}=V_{\mathrm{CJK}{C}_1}$

$V_{{\mathrm{HNCC}}_1{N}_{1}G}=V_{{\mathrm{GHNN}}_1}+V_{\mathrm{NC}{C}_1{N}_1}={{\mathrm{\πr}}_0}^{2}l+\frac{\mathrm{\π}}{3}({r_1}^2-{r_0}^2)(r_1-r_0)\cot {\mathrm{\α}}_1$

$V_{{\mathrm{CJKC}}_1}={{\mathrm{\πr}}_1}^2\mathrm{\Δt}$

再结合前面所求的的体积表达式可得：

$\begin{array}{c}\mathrm{\Δt}=\frac{{r_1}^2(r_1-r_0)\cot \mathrm{\α}+\frac{\mathrm{\π}}{4}\tan \mathrm{\β}(r_1+r_0)({r_1}^2-{r_0}^2)-\frac{\cot \mathrm{\α}}{3}({{2r}_1}^3-{{3r}_1}^2{r}_0+{r_0}^3)}{{r_1}^2}-\\ \frac{{r_0}^2(r_1-r_0)(\cot \mathrm{\α}-\cot {\mathrm{\α}}_1)+\frac{1}{3}(r_1-r_0)({r_1}^2-{r_0}^2)\cot {\mathrm{\α}}_1}{{r_1}^2}\end{array}$

又因为：

△t＝L₁-e+(r₁-r₀)(cotα₁-cotα)

可得：

$\begin{array}{c}e=\frac{\frac{1}{3}(r_1-r_0)({r_1}^2-{r_0}^2)\cot {\mathrm{\α}}_1+{r_0}^2(r_1-r_0)(\cot \mathrm{\α}-\cot {\mathrm{\α}}_1)+\frac{\cot \mathrm{\α}}{3}(2{r_1}^3-3{r_1}^2{r}_0+{r_0}^3)}{{r_1}^2}-\\ \frac{\frac{\mathrm{\π}}{4}\tan \mathrm{\β}(r_1+r_0)({r_1}^2-{r_0}^2)+{r_1}^2(r_1-r_0)\cot \mathrm{\α}}{{r_1}^2}+L_1+(r_1-r_0)(\cot {\mathrm{\α}}_1-\cot \mathrm{\α})\end{array}$

结合模具结构可得第一展宽段长度l₁：

l₁＝ecotβ

式中：α.第一成形角(通常取30°)，α₁.第二成形角，单位.度，β.展宽角，单位.度，模具第一展宽段底部长度，单位.毫米，第一展宽段展宽长度，单位.毫米，r₀.锥面台阶轴类件的最小半径，单位.毫米，r₁.锥面台阶轴类件的最大半径，单位.毫米，模具最终展宽长度(也是锥面台阶轴类件的最终展宽长度)，单位.毫米，△t.C点的实际移动距离，单位.毫米。

4.设计第二展宽段

参阅图12，第二展宽与第一展宽段的区别在于第二展宽段的成形角要比第一展宽段的成形角大，直接决定着轧件的最终成形时的展宽长度以及锥面的倾斜角度α₁。在第二展宽段由于轧件在第一展宽段已经发生展宽形成一个倾斜角，因此在进入第二展宽段初，成形面只与已成形的倾斜面底部发生接触，随着不断的展宽接触部位逐渐增加。第二展宽段长度l₂：

l₂＝(L₁-e)cotβ

式中：模具最终展宽距离(也是锥面台阶轴类件的最终展宽长度)，单位.毫米，第一展宽段展宽长度，单位.毫米，β.展宽角，取值为4°～8°。

5.设计整形段

双成形面楔横轧模具整形段的设计要注意整形段的模具成形角与第二展宽段相同α₁，为了保证产品的最终成形质量因此我们对整形段的长度l₃的要求：

$l_3>\frac{1}{2}\mathrm{\π}(r_0+r_1)$

式中：r₀.锥面台阶轴类件的最小半径，单位.毫米，r₁.锥面台阶轴类件的最大半径，单位.毫米。

即保证锥面台阶轴类件在整形段能够旋转半圈以上以达到最佳成形效果。

实施例

应用有限元技术在计算机中对双成形面法和传统楔横轧成形锥面台阶轴类件的过程分别进行模拟仿真。轴类件参数如下：锥面台阶倾斜角α₁＝70°、锥面台阶轴类件最小半径r₀＝8.2mm、锥面台阶轴类件最大半径r₁＝15mm、展宽角β＝8°、最终展宽的一半长度L₁＝18mm。

参阅图1和图2，由图中可以看出采用双成形面法楔横轧成形时楔横轧件内部P点的等效应力在成形稳定前要小于传统楔横轧技术成形时的等效应力。

参阅图11，应用上述模具设计方法针对锥面台阶轴类件进行模具设计。下面对图中所示的参数取α＝30°、α₁＝40°、β＝8°、r₁＝16mm、r₀＝8.1mm、l＝17.5mm的锻件进行模具设计：

由公式l＝hcotαcotβh＝r₁-r₀+δ可得模具楔入段长度为：l＝97mm

由公式l₁＝ecotβ以及公式

$\begin{array}{c}e=\frac{\frac{1}{3}(r_1-r_0)({r_1}^2-{r_0}^2)\cot {\mathrm{\α}}_1+{r_0}^2(r_1-r_0)(\cot \mathrm{\α}-\cot {\mathrm{\α}}_1)+\frac{\cot \mathrm{\α}}{3}(2{r_1}^3-3{r_1}^2{r}_0+{r_0}^3)}{{r_1}^2}-\\ \frac{\frac{\mathrm{\π}}{4}\tan \mathrm{\β}(r_1+r_0)({r_1}^2-{r_0}^2)+{r_1}^2(r_1-r_0)\cot \mathrm{\α}}{{r_1}^2}+L_1+(r_1-r_0)(\cot {\mathrm{\α}}_1-\cot \mathrm{\α})\end{array}$

可得e＝6.6mm故模具第一展宽段长度为：l₁＝47mm；

由公式l₂＝(L₁-e)cotβ结合锥面台阶轴类件图11可知模具最终展宽长度的一半L₁:L₁＝17.5mm，故模具第二展宽段长度为：l₂＝77mm；

由公式可得模具整形段长度为：l₃＝45mm。

Claims (3)

1.一种锥面台阶轴类件的楔横轧模具设计方法，其特征在于，所述的锥面台阶轴类件的楔横轧模具设计方法的步骤如下：

1)设计楔横轧模具的结构；

楔横轧模具由四部分组成：长度为l的楔入段、长度为l₁的第一展宽段、长度为l₂的第二展宽段与长度为l₃的整形段；第一展宽段、第二展宽段与整形段连成一体具有相同的厚度，并和楔入段的楔顶高度(h)相等；

2)设计长度为l的楔入段；

l＝hcotαcotβ        h＝r₁-r₀+δ

式中：h.楔顶高度，单位.毫米，r₀.锥面台阶轴类件的最小半径，单位.毫米，r₁.锥面台阶轴类件的最大半径，单位.毫米，α.第一成形角，取值为30°，β.展宽角，单位.度，δ.锥面台阶轴类件外径到模具板的距离，取值为δ＝0.3～2mm；

3)设计长度为l₁的第一展宽段；

l₁＝ecotβ

式中：α.第一成形角，取值为30°，α₁.第二成形角即第二成形面与模板的夹角,第二成形面对称设置于第二展宽段两侧，单位.度，β.展宽角，单位.度，模具第一展宽段底部长度，单位.毫米，第一展宽段展宽长度，单位.毫米，r₀.锥面台阶轴类件的最小半径，单位.毫米，r₁.锥面台阶轴类件的最大半径，单位.毫米，模具最终展宽长度，单位.毫米；

4)设计长度为l₂的第二展宽段；

l₂＝(L₁-e)cotβ

式中：模具最终展宽距离，单位.毫米，第一展宽段展宽长度，单位.毫米，β.展宽角，取值为4°～8°；

5)设计长度为l₃的整形段；

$l_3>\frac{1}{2}\mathrm{\π}(r_0+r_1)$

式中：r₀.锥面台阶轴类件的最小半径，单位.毫米，r₁.锥面台阶轴类件的最大半径，单位.毫米。

2.按照权利要求1所述的锥面台阶轴类件的楔横轧模具设计方法，其特征在于，所述的第一展宽段展宽长度(e)为：

$\begin{array}{c}e=\frac{\frac{1}{3}(r_1-r_0)({r_1}^2-{r_0}^2)\cot {\mathrm{\α}}_1+{r_0}^2(r_1-r_0)(\cot \mathrm{\α}-\cot {\mathrm{\α}}_1)+\frac{\cot \mathrm{\α}}{3}(2{r_1}^3-3{r_1}^2{r}_0+{r_0}^3)}{{r_1}^2}-\\ \frac{\frac{\mathrm{\π}}{4}\tan \mathrm{\β}(r_1+r_0)({r_1}^2-{r_0}^2)+{r_1}^2(r_1-r_0)\cot \mathrm{\α}}{{r_1}^2}+L_1+(r_1-r_0)(\cot {\mathrm{\α}}_1-\cot \mathrm{\α})\end{array}$

式中：α.第一成形角，取值为30°，α₁.第二成形角即第二成形面与模板的夹角,第二成形面对称设置于第二展宽段两侧，单位.度，β.展宽角，单位.度，r₀.锥面台阶轴类件的最小半径，单位.毫米，r₁.锥面台阶轴类件的最大半径，单位.毫米，模具最终展宽长度，单位.毫米。

3.按照权利要求1所述的锥面台阶轴类件的楔横轧模具设计方法，其特征在于，所述的长度为l₂的第二展宽段与第一展宽段连接成一体，第二展宽段的厚度与第一展宽段的厚度相等；第二展宽段的横截面为等腰梯形，即第二展宽段两侧的第二成形面为对称设置，两侧的第二成形面与模板的两个相等的夹角为第二成形角α₁，第二展宽段与第一展宽段的纵向对称面共面，第二展宽段的展宽角和第一展宽段的展宽角与楔入段的展宽角β相等，第二展宽段两侧的第二成形面与模板的第二成形角α₁要大于第一展宽段两侧的第一成形面与模板的第一成形角α，第二成形角α₁与被加工的锥面台阶轴类件的锥面倾斜角相等。