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河北華利機械配件有限公司

鋼窗手柄冷楔橫軋工藝

2013/7/11 14:43:09

 

合肥工業大學  曹詩倬 權修華  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確定。試軋獲得基本成功。如用于實際生產尚須進一步提高加工精度。

    關鍵詞:  冷楔橫軋成形工藝

引言

    冷楔橫軋是一種高效的精成形工藝,能顯著節能節材,特別是在加工變截面軸類零件上具有很大的應用前景。但是它的成形條件復雜,影響因素多,不易控制  。輥型面的設計、加工比較困難。因此對冷楔  軋工藝應作深入的多側面研究,將它廣泛地應用于生產實際。近年來,我們在險峰機床廠的大力支持下,在壬400mm楔橫軋機上進行了軋制工藝實驗研究,并對鋼窗手柄等零件進行了比較成功的試軋。

    1是鋼窗手柄的簡圖。鋼窗手柄為大批量生產的軸類零件,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約金屬,提高生產率,進而達到降低生產成本的目的。軋制工藝參數的確定.

    要順利軋制,工件必須連續旋轉,即要滿足旋轉條件。為確保旋轉,應按下式確定成形楔的擴展角盧譬1盧和Ar對擴展角盧的影響可列成表1。從上式或表l可見,摩擦系數p變化對旋轉條件影響最大,其次是口甬,再次為Ar。鋼一鋼、銅一鋼的摩擦系數為0.  100.15,則J9=0.51.5。左右。因此取盧=0.5。、1.0。,改變口、Ar進行試驗,驗證了口角取得合適時,在一般成形條件下,盧角取在1。以內是能保證工件在軋制中連續旋轉的。

此外,為保證軋制后工件內部質量,軋制過程中工件內部應不產生裂紋、中空,即不發生滿內斯曼效應。因此,對試軋后工件須進行剖開檢  開它。查,找出軋裂的工藝條件,以便在實際軋制時避

3工藝方案的選擇

    為了平衡軋制時產生的軸向力,最好一次軋出兩件鋼窗手柄。這樣可使生產率提高一倍。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。嚴格按零件圖進行組合,在切斷處可能產生毛刺,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。的擴展角,即使軋輥轉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模具處,是復雜的成形曲面‘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器的規格。mm粗徑處采用閉式孔型進行擴徑成形,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,軸向擴展量接近32 mm,為了擴出+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,與其對應的模具處不須做成復雜的成形曲面。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軋機上可以軋制,且模具結構比較簡單,因此采用此方案進行試軋。4試軋情況及其結果分析

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,為達到擴徑的目的,成形楔I側為垂直面起堵截金屬的作用,在設計模具時,應根據擴徑需堵截的金屬量確定成形楔I的提前楔入量。   

試驗模用冷硬鑄鐵制造,對鋁、銅和低碳鋼的棒料進行試軋。軋輥徑調正平行對中,校準壓下量后進行軋制,工件在軋制過程中正常連續旋轉,軋件的形狀尺寸基本上達到零件圖的要求(見圖5),軋件內部無裂紋或中空,基本上達到設計要求。如經過改進捉高軋件精度后,就可付諸工業生產。

    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,尚未達到Ra3.2Ra6.3的要求。這主要由于軋輥的輥面加工得比較粗糙,且冷硬鑄鐵質脆易崩裂,使孔型不完整,因而嚴重影響軋制精度。

    (2)成形楔側面向外輾壓工件時,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。特別是擴徑的412 mm段,金屬上翻的現象比較明顯,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,還須通過調正成形角口等參數逐步克服。

    (3)  采取擴徑成形的412 mm粗徑處在軋制中未達到設計要求,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,當成形楔IE'F'推移到EF,打上網紋的O'F'FO區域內金屬被壓出,此時FB段均為塑性變形區,被壓出的金屬一部分向上流動,達到擴徑的目的;還有一部分從BD面下產生軸向流出。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。若不計軸向流動,則根據擴徑歷需的金屬量計算出AB面的楔入量。由于金屬產生軸向流動,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確地確定。這尚待進一步研究以摸清規律。

4結論

    試軋中避取的工藝參數基本上是適當的。軋制的鋼窗手柄基本上達到設計要求。工件的尺寸精度和表面光潔度尚須進一步提高以滿足工業生產的要求。為此,對冷楔橫軋工藝需要開展深入的研究。

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