楔横轧工艺成形汽车变速箱阶梯轴_梁继才.pdf

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1、汽车工艺与材料A U T OMO BILET EC HNOLO GY&MAT E R IA L文章编号:10 03一88 l7(20(刃)0 6一0 015一0 3楔横轧工 艺成形汽车变速箱阶梯轴梁继才,刘化 民(吉林工业大学辊锻工艺研究所,吉林长春130 02 5)摘 要:介绍了楔横轧工艺及模具设计,结合汽车变速 箱阶梯轴楔横轧工艺,总结了楔横轧工艺参数的合理选定以及轧件在成形中出现的 问题和解决办法。关键词:楔横轧工艺;汽车;阶梯轴中图分类 号:U 4 63.2 12十1.0 6文献标识码:A1楔横轧成形原理及工艺特点楔横轧成形技术是国内外近2 0年来发展起来的一种少无切削加工新技术。楔横

2、轧工艺的成形原理如图l所示。弧形模具(辊式楔横轧机)或板式模具(平板式楔横轧机)安装在可同方向旋转的轧辊上,模具每旋转一周可成形一件或两件(两件对轧)锻件,班产锻件3(XX)至6 以X件,生产效率极高。由于利用金属塑性变形使金属体积重新分配,所以材料利用率很高,有时高达 9 0%。模具与轧件局部接触,逐渐变形(即属于连续局部塑性成形),其模具寿命极高,一套模具经多次修复使用,模具寿命可达1 0万件以上。另外,轧件精度高,质量好,劳动条件好。部分n及精整部分m。楔横轧主要工艺参数有成形角。,楔展角月,压下量H和坯料原始半径:。,勺/27欢门C一C铸闯.七匕气云卜,?丫b,A一A图1楔横轧成形原

3、理2楔横轧成形工艺2.1楔横轧模具特点楔横轧模具基本形状和成形过程如图2所示。根据成形过程,楔横轧模具可分为楔人部分工、展宽图2楔横轧基本楔和成形过程2.2轧件成品尺寸的确定按产品图纸确定轧件尺寸时应考虑到楔横轧件尺寸精度和表面质量高于一般热模锻件,故加工余量要小些。一般制件长度公差可取0.5一1.5m in,直径公差取在0.5一1.0二范围内,还可以参照模锻件余量公差标准,按精密级要求确定。2.3坯料原始直径d。和长度L。一般取坯料原始直径等于轧件成品的最大直径,同时考虑热缩率。坯料长度L。可根据金属变形体积不变的原则求出:川L“=(v+V)申。式中V每个轧件的体积收稿日期19 99一1 0

4、一巧作者简介梁继才,副教授,博士研究生,主要从事楔横轧工艺研究,获国家科技进步三等奖、发明四等奖各1项,部省级二等奖3项2(X 旧年第6期一15一梁继才等:楔横乳工艺成形汽车变速箱阶梯轴LZ=(6)2.42.4.1v每个轧件料头损失体积楔横轧模具工艺参数确定B百c ot成形角a成形角a的作用是在轧制中将坯料从直径d。压缩到直径d。,如果a角过大,则轧件所受的轴向拉力可能超过轧件拉伸强度,引起轧件细杆部位缩颈或拉断;。过小,轧件心部易产生疏松或空 洞。实验得知,成形角a=巧“一30 0为宜,通常取a=20 0-30 0。为了增加轧件旋转,在成形面上刻着有等间距刻痕或打“麻坑”以增加模具与轧件间的

5、摩擦。2.4.2楔展角 夕可按旋转条件确定极限展宽角川口=ar ctall,-兀对。群2d*(l+dn/D)tan a(2)式中D模具外径d一轧件变形外径产摩擦因数d一坯料和成形直径的平均值(滚动直径)同时,还要考虑不使轧件产生疏松和螺旋纹等缺陷。实验得知,展宽角月=6 o一15 0为宜,一般 月=6 o一10002.4.3断面缩减率R的确定断面缩减率是由产品的结构要求确定的,通常用百分比表示:R=(1一d飞/d飞)又l(X)%(3)对低碳钢、中碳钢和低合金结构钢,最大允许断面缩减率为7 5%,一般取6 5%为宜。如果产品的结构要求断面缩减率大于 7 5%,则工艺上就得采取二次轧制,通常第二次

6、分配的比率R,二4 5%一5 5%。3楔横轧模具设计3.1楔高hh=r+C(4)式中r轧件单边压下量。模具基圆与坯料d。之间间隙(。二1.0一1.5,直径大则取大值)3.2楔各段长度计算3.2.1切人段长度L:Lt=he ot。e ot月(5)若L。二d了2,可适 当减小月角,保证L、二d了2,以使楔人段在轧件整个圆周上都轧出由浅人深的V形槽。3.2.2展宽段长度LZ式中B楔展开宽度3.2.3精整段长度L3L3多二d。/2(7)若模具展开长度允许,L3可增 加一倍,即取L3=二d。,这样可获得较好圆度、尺寸精度以及表面粗糙度的轧件。3.2.4切断刀长度的确定采用双件对轧时,需设计中间切刀,同时

7、两端要有切断料头的切刀。为了保证切断轧件,切刀长度应按下式计算:L切)1.5二d。(8)4汽车变速箱阶梯轴楔横轧模具展开图根据轧件结构要求,参考有关资料设计出的汽车变速箱阶梯轴楔横轧模具展开图如图3所示。5工艺调试为了保证上下轧辊相互对应,并获得尺寸精确的轧件,必须对轧辊上的模具进行径向、轴向、相位及导板位置的调整。5.1模具的径向调整两模具间的距离S=d。+h(9)式中dd一一一车 七件原始直径h轧件与模具间隙5.2导板间距的调整导板结构如图4所示。当轧辊的旋转方 向确定后,前、后导板的上、下位置还要错开S值,一般前低后高。另外,前后导板与轧辊中心连线也并非对称布置,轧制时导板位置可有三种情

8、况:即轧制线(轧件中心线)与轧辊中心线重合、轧制线超前(从轧机端部看出上轧辊模具楔人方向为前)或偏后3种情况。实际轧制时第一种情况难保证,所以按后两种情况布置导板即可。一般取导板与轧件间隙偏向一侧。5.3导板间距 尺寸的确定导板间距大小对轧件的变形有直接影响,间距越小,产品的平直度和表面质量就越好,但它受原材料变形程度的限制。一般导板间距H=d口+f(10)式中了一轧件与导板间隙,一般取1.2一2一16一汽车工艺与材料梁继才等:楔横轧工艺成形汽车变速箱阶梯轴2 2 20.130 0 02 20 3。毯逻逻盆9r6滋砂02 9.7 601 1 1户6 91 1 11 1 1375 4 4 4.1

9、67.2 2 2 2181.8二二:70.硕硕296.9L L L2 4:.”9 5.6 6 6东15 8.2仁仁仁l l l.卜-七.5 5 5 5 5 0 9.5 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2望 哟哟哟哟哟哟哟哟哟哟哟哟哟哟哟47lt07 7 7175.2 1 1 1乃乃乃乃乃乃乃乃乃,2明明明明.门门11.090 0 0 0 0.冬夕夕夕9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 0.3 8 8 8 8 8阵阵不一一一跪岛节节;之、,叭.聋罗牛玺玺l l l廷L.J 日.一-二二I I I.-一 口 口

10、.叭门门山,曰 世竺乡!刀刀.,竺月月p目 翻.臼司司尸-,目百口咐咐1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1l l l l l l lL一一l一一十一一一.和洲洲喃勺七七七七七七纂纂纂纂纂纂le e.二门门,刁.口口口口口一一一一,一一.;卜-.-一曰,卜.,钊钊钊钊 一一勺.二二二二二二二二二二!.一一 一厄;-二二 .一一.几 曰曰 护nL 白 门J 口口口【二 二二.1 1 1.工工工工l习l l l【.l l l.一一.一一口口功一 互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互互

11、互互互h h h h h h h h h h h h h h h,.,._一洲图协J J J J J J J.口己己-肥竺竺竺少叮-翻.-.一.冲巴二.口口口口口山山山山山山山口巨岁二 匕二尸 团气 口二目 钾M曰一一一一.巾5 5 5 5理犷苏四二二二二二二切切切切切切切切切切切切切切切口口口口口口原始毛坯曰曰曰上上上舅舅i i i.图3汽车变速箱阶梯轴楔横轧模具展开图(示意)上轧辊及模具前导板a.楔横轧工艺成形阶梯轴类件具有生产效率高(每分钟可轧1 2件汽车变速箱阶梯轴);材料利用率高(由切削加工的4 2%提高到8 6%);模具寿命可达1 0万件以上;劳动条件好,自动化程度高。b.楔横轧模

12、具设计主要工艺参数如下:成形角。=200一300;楔展角 俘=60一100:断面缩减率尺=45%一65%为宜。下轧辊及模具一一闷砧不三4 4 4二二丁一一7 7 7 7 7 7斌斌斌4斗斗肠三几几几一一一一一一一一一一治绪绪绪管管乍乍1 1 1鸿鸿月月月月)葬葬葬巨巨护护护护护护护护l l l l l l ll_一一业业业.卜.下下下!I I I I I厅厅图4导板结构示意图若f取值过大,轧件易发生弯曲;过小,轧件不易旋转。6结论参考文献:【l 胡正寰等.料轧与楔横轧.北京:冶金工业出版社,19 81.【2 任广升等.楔横轧三维变形光塑性模拟研究.吉林工业大学学报,19 92,2 2(2):8

13、6一91.3 梁继才等.空心件楔横札旋转条件的分析.农业机械学报,1995(一):97一10一T heFor而n gof Le ctureAxleinAut omob ileGe arboxbyCr o ssWedgeRolling Te chnolog yLI ANGJi一e ai,LIUHua一min(Jilinuniver sit y。fTeehnolo群,Chanehun130025,China)A bstr a et:Cr o s sWedger ollingteehn olog yandmo ul dde signar eintr o du e ed.Somedataa此sum mariz edaboutsele etionofte ehnolog ypar amete r stoer osswedgerollinga ndwaytode alwithpr o blemsinr o lling par ts,e ombinedwithe ro sswedger()llingte chno log yof le etu r ea x leina utom obile罗a rl刃x.R ela tedwo rd s:er ossw ed罗r ol li飞teehn olo盯;au tom obile:le etu比a x le责任编样/陈道ZIXX年第6期!7一