零件軋制成形技術(shù)

前言

零件軋制成形技術(shù)是指用軋制的方法成形機(jī)器零件與制品件的技術(shù)。零件軋制與傳統(tǒng)的冶金軋制同屬軋制范疇，但軋制的產(chǎn)品不同。冶金軋制主要生產(chǎn)長度上等截面的產(chǎn)品，例如圓材、板材、管材等。零件軋制主要生產(chǎn)長度方向上變截面的產(chǎn)品，例如，汽車前梁與變速箱軸、軸承座圈與鋼球等。由于軋制產(chǎn)品不同，帶來機(jī)器的傳動方式、模具形式與結(jié)構(gòu)都不相同。所以，零件軋制又稱為特殊軋制。它是冶金軋制的發(fā)展與延伸，即由軋制等截面產(chǎn)品，發(fā)展到軋制變截面的機(jī)器零件與金屬制品，延伸到產(chǎn)品的深度加工。零件軋制成形與機(jī)床切削成形都屬零件成形范疇，但前者靠金屬塑性流動轉(zhuǎn)移成形，后者靠去除金屬成形，所以零件軋制成形材料利用率高，實現(xiàn)了節(jié)材的目的。零件軋制與機(jī)械鍛造，同屬金屬塑性成形范疇，但成形方式不同，鍛造為整體、斷續(xù)成形，軋制為局部、連續(xù)成形。在國際上，零件軋制又稱為回轉(zhuǎn)成形，因為工件是在回轉(zhuǎn)中成形零件的。由于零件是在回轉(zhuǎn)中成形，所以成形方式為局部、連續(xù)成形。需要指出的是：可以是工件回轉(zhuǎn)，也可以是工具回轉(zhuǎn)，還可以是工件與工具都回轉(zhuǎn)。而且回轉(zhuǎn)還分為主動回轉(zhuǎn)與被動回轉(zhuǎn)。這些都給零件軋機(jī)的傳動與構(gòu)造帶來顯著的差異，例如軋制軸類零件的軋機(jī)與軋制盤類零件的軋機(jī)其傳動與構(gòu)造都有很大不同。零件軋制與鍛造成形零件的比較，優(yōu)點如下。①工作載荷小由于是局部成形，工作載荷小，只有模鍛的幾十分之一，所以設(shè)備重量大幅下降，模具壽命顯著提高。②產(chǎn)品尺寸精度高可實現(xiàn)零件的近凈成形，具有顯著節(jié)材效果。③生產(chǎn)效率高由于是連續(xù)成形，生產(chǎn)效率顯著提高。④產(chǎn)品質(zhì)量好成形零件的金屬纖維流線沿零件外形分布，產(chǎn)品的性能好。⑤工件環(huán)境好顯著降低鍛造的沖擊與噪聲，以及進(jìn)出料容易實現(xiàn)自動化操作等。零件軋制與鍛造成形零件比較，其缺點是：一種軋機(jī)與模具只能生產(chǎn)一種類型零件，通用性差；一般軋制模具特殊并且復(fù)雜；軋制工藝調(diào)整難度大等。 綜上優(yōu)缺點，零件軋制一般適合于批量比較大的零件生產(chǎn)。例如汽車、拖拉機(jī)、摩托車 、自行車、軸承、發(fā)動機(jī)中的零件以及五金工具、金屬制品等。不同類型的零件，靠不同的零件成形工藝與設(shè)備來實現(xiàn)，典型的零件及其工藝與設(shè)備如下。①桿類零件軋制通常稱為輥鍛，主要生產(chǎn)長度上變截面的零件，例如犁鏵、鋤頭、鋼叉、葉片等，以及汽車前梁與曲軸、五金工具等的制坯件等。②軸類零件軋制通常稱為楔橫軋，主要生產(chǎn)臺階軸類零件，例如汽車、拖拉機(jī)變速箱中的軸、油泵齒輪軸、發(fā)動機(jī)凸輪軸等，以及發(fā)動機(jī)連桿、五金工具等的制坯件。③ 回轉(zhuǎn)體零件軋制通常稱為斜軋，主要生產(chǎn)回轉(zhuǎn)體類零件，例如軸承鋼球與滾子、球磨鋼球與電鍍銅球、帶螺旋的錨桿等。④ 環(huán)形零件軋制通常稱為輾環(huán)，主要生產(chǎn)環(huán)形類零件，例如火車車輪與輪箍、軸承內(nèi)外座圈等。⑤ 盤形零件軋制通常稱為擺輾，主要生產(chǎn)盤形類零件，例如轎車行星齒輪、汽車半軸盤等。⑥ 筒形零件軋制通常稱為旋壓，主要生產(chǎn)筒形類零件，例如容器封頭、導(dǎo)體殼體、燈罩等。

內(nèi)容概要

零件軋制成形技術(shù)是指用軋制的方法加工制造機(jī)器零件與制品件的技術(shù)，主要用于生產(chǎn)長度方向上變截面的產(chǎn)品。本書由國內(nèi)著名專家編寫，詳細(xì)介紹了桿類零件、軸類零件、回轉(zhuǎn)體零件、環(huán)形零件、盤形零件以及筒形零件的軋制成形工藝；內(nèi)容翔實，技術(shù)先進(jìn)，是行業(yè)內(nèi)技術(shù)人員不可多得的參考書。     本書適宜從事零件軋制成形的技術(shù)人員參考，也可供大專院校相關(guān)專業(yè)的師生閱讀。

作者簡介

胡正寰，1934年出生，北京科技大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師、中國工程院院士，我國軸類零件軋制技術(shù)主要開創(chuàng)人。胡正寰院士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊已在全國20多個省市自治區(qū)建成并投產(chǎn)160多條零件軋制生產(chǎn)線：同時，還有9條生產(chǎn)線出口到美國等國家：研制成功并投產(chǎn)零件500多種，累計生產(chǎn)量400多萬噸，直接經(jīng)濟(jì)效益超過10億元。由于科技轉(zhuǎn)化工作突出，在1995年召開的全國科技大會上，胡正寰院士主持的零件軋制成形技術(shù)項目被評為“全國十大典型推廣項目”之一。胡正寰院士先后獲得國家級有突出貢獻(xiàn)的中青年專家、全國“五一”勞動獎?wù)?、中國機(jī)械工程學(xué)會科技成就等獎。他主持的科技項目獲國家科技發(fā)明、國家科技進(jìn)步等國家級獎3項。

書籍目錄

第一章　桿類零件軋制 　第一節(jié)　概述 　　一、軋制工藝 　　二、國內(nèi)外發(fā)展與應(yīng)用簡況 　　三、工藝流程與車間布置 　第二節(jié)　軋制原理 　　一、主要工藝參數(shù) 　　二、端部自然咬入 　　三、中間咬入 　第三節(jié)　軋制壓力與力矩 　　一、軋制壓力 　　二、軋制力矩 　第四節(jié)　模具設(shè)計 　　一、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 　　二、制坯模具 　　三、成形模具 　第五節(jié)　機(jī)械設(shè)備 　　一、軋機(jī)的基本類型 　　二、對軋機(jī)設(shè)計的基本要求 　　三、軋機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 　第六節(jié)　實例 　　一、鋼絲鉗鉗體的形狀特點與工藝分析 　　二、軋機(jī)公稱直徑的選擇 　　三、軋制件在軋制成形時的變形力 　　四、軋輥型槽縱向尺寸的計算 　　五、軋制變形及軋制件的缺陷 　　參考文獻(xiàn) 第二章　軸類零件軋制 　第一節(jié)　概述 　　一、軋制工藝 　　二、工藝特點 　　三、國內(nèi)外發(fā)展與應(yīng)用簡況 　　四、工藝流程與車間布置 　第二節(jié)　軋制原理 　　一、運動原理 　　二、軋件旋轉(zhuǎn)條件 　　三、展寬角 　　四、軋齊曲線 　第三節(jié)　變形機(jī)理 　　一、有限元數(shù)值模擬 　　二、軋件上的應(yīng)變場 　　三、軋件的變形 　　四、軋件上的應(yīng)力場 　　五、軋件心部缺陷產(chǎn)生機(jī)理 　第四節(jié)　軋制壓力與力矩 　　一、模具與軋件接觸面積 　　二、數(shù)值計算數(shù)據(jù) 　　三、軋制實測數(shù)據(jù) 　　四、影響因素綜合 　第五節(jié)　模具設(shè)計 　　一、模具設(shè)計的一般原則 　　二、工藝參數(shù)的確定 　　三、對稱軸類件的模具設(shè)計 　　四、非對稱軸類件的模具設(shè)計 　第六節(jié)　機(jī)械設(shè)備 　　一、楔橫軋機(jī)的基本類型 　　二、楔橫軋機(jī)的總體配置 　第七節(jié)　實例 　　一、零件及軋制方案的確定 　　二、毛坯與坯料尺寸的確定 　　三、模具型腔設(shè)計 　　四、模具孔型設(shè)計 　參考文獻(xiàn) 第三章　回轉(zhuǎn)體零件軋制 　第一節(jié)　概述 　　一、軋制工藝 　　二、工藝特點 　　三、國內(nèi)外發(fā)展與應(yīng)用簡況 　　四、工藝流程與車間布置 　第二節(jié)　軋制原理 　　一、斜軋回轉(zhuǎn)體運動原理 　　二、斜軋螺旋體運動原理 　　三、輥形曲面 　第三節(jié)　變形機(jī)理 　　一、有限元數(shù)值模擬的意義 　　二、有限元數(shù)值模擬模型 　　三、軋件上的應(yīng)變場 　　四、斜軋軋件上的應(yīng)力場 　　五、軋件心部疏松機(jī)理 　第四節(jié)　軋制壓力與力矩 　　一、軋輥與軋件的接觸面積 　　二、接觸面上的單位壓力 　　三、軋制力的方向 　　四、軋制壓力與力矩的實驗 　第五節(jié)　模具設(shè)計 　　一、模具設(shè)計一般原則 　　二、孔型參數(shù)確定 　　三、孔型設(shè)計方法 　　四、多頭螺旋孔型設(shè)計方法 　第六節(jié)　機(jī)械設(shè)備 　　一、斜軋機(jī)的基本類型 　　二、工作機(jī)座 　　三、減速機(jī)與齒輪機(jī)座 　　四、萬向連接軸 　第七節(jié)　實例 　　一、基本參數(shù) 　　二、任意位置凸棱高度及連接頸直徑 　　三、校核孔型金屬體積系數(shù)KV 　　四、校核連接頸長度bα同凸棱寬度aα的適應(yīng)性 　　五、計算孔型加工導(dǎo)程Tα～(α+90) 　　參考文獻(xiàn) 第四章　環(huán)類零件軋制 第五章　盤類零件軋制 第六章　筒類零件軋制 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：我國在輥鍛工藝和模具技術(shù)的開發(fā)上做了不少研究，取得了不少成果，開發(fā)了多種汽車發(fā)動機(jī)連桿、汽車懸架系統(tǒng)的支撐臂和掛臂、轎車復(fù)雜形狀轉(zhuǎn)向節(jié)、鐵路內(nèi)燃機(jī)車用大型柴油機(jī)連桿、鐵路貨車車輛制動梁支柱等鍛件的制坯輥鍛工藝，效果良好。日本鍛工公司模鍛工廠3500t壓力機(jī)連桿模鍛自動線，從坯料的加熱到輥鍛制坯完全自動化。由感應(yīng)加熱裝置把坯料加熱到指定溫度后，坯料通過滑槽滑入換向裝置。如果坯料溫度不符合要求就自動通過旁路送走。坯料換向時進(jìn)入送料夾鉗，光電管限位開關(guān)接通，送料夾鉗閉合并將坯料送入傳送夾鉗。當(dāng)加熱坯料確已進(jìn)入傳送夾鉗而送料夾鉗退回后，鍛輥開始旋轉(zhuǎn)，對坯料進(jìn)行輥鍛。輥鍛時坯料向后運動延伸。在第一道輥鍛后，坯料回轉(zhuǎn)90°并橫向移動一段距離。然后再向前進(jìn)入第二個輥鍛型槽。反復(fù)進(jìn)行這種操作，進(jìn)入第三個型槽，第四個型槽……直到在最后一個型槽最后一道次輥鍛結(jié)束后，傳送夾鉗把輥鍛件放下并返回原位，等待下一個坯料。如果正在輥鍛時下一個坯料已經(jīng)送到，則光電管立即起安全裝置的作用，不讓這個坯料進(jìn)入輥鍛機(jī)。國外某些輥鍛機(jī)還配置有低速回轉(zhuǎn)裝置，在自動化工作過程中輥鍛模能正確復(fù)位回到原始位置。例如有些輥鍛機(jī)采用徑向柱塞式液壓馬達(dá)。液壓馬達(dá)借助于弧齒離合器與軸連接。輥鍛機(jī)調(diào)整利用低速行程裝置尤佳。校對輥鍛機(jī)上下模的相對位置時可以將輥鍛模準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)到任何位置。因為離合器采用電一氣系統(tǒng)分別控制，甚至只用制動器也可在飛輪運轉(zhuǎn)的情況下使鍛輥轉(zhuǎn)到所需位置。低速回轉(zhuǎn)時的速度大約為正常運轉(zhuǎn)的1／5。輥鍛機(jī)中還有采用電子斷路裝置，可以根據(jù)轉(zhuǎn)速控制制動的起始點。由于在輥鍛過程中各型槽的鍛件吸收飛輪能量不同，各型槽的轉(zhuǎn)速比也就不同。采用電子斷路裝置后可以使輥鍛模精確地停止在指定位置，保證機(jī)器功能可靠。2.計算機(jī)在輥鍛上的應(yīng)用為了提高輥鍛模具的設(shè)計效率，提高模具設(shè)計準(zhǔn)確率，縮短設(shè)計周期，計算機(jī)技術(shù)在輥鍛中也得到廣泛應(yīng)用。近年來，隨著三維CAD軟件（Pro／EUG，Solidworks等）的普及，輥鍛模具設(shè)計也發(fā)生了相應(yīng)的變革?，F(xiàn)在已開發(fā)出連桿、前軸、變截面板簧、葉片的CAD／CAM／CAE軟件系統(tǒng)。只要輸入成品鍛件數(shù)據(jù)，即可自動生成輥鍛坯料，進(jìn)行工序優(yōu)化，設(shè)計出中間坯料形狀、模具三維型槽和二維模具圖，并可輸出電極NC加工數(shù)據(jù)文件，極大地提高了設(shè)計效率與品質(zhì)。在MFC環(huán)境下，已開發(fā)了一套較完善的輥鍛模具設(shè)計軟件，即根據(jù)零件的設(shè)計要求進(jìn)行三維實體造型，建立零件三維模型；再根據(jù)輥鍛工藝要求對零件模型進(jìn)行修改，生成鍛件模型；最后在繼承鍛件模型信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行模具型槽設(shè)計。

編輯推薦

《零件軋制成形技術(shù)》為國家科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著作出版基金資助出版，“十一五”國家重點圖書。

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