楔横轧

两个带楔形模的轧辊，以相同的方向旋转，带动圆形坯料旋转，坯料在楔形型的作用下，轧制成各种形状的台阶轴。这种横轧的变形主要为径向压缩和轴向延伸。

楔横轧指圆柱形坯料在两轧辊的模具间或在两平板模具之间发生连续局部变形，轧制成的零件形状和模具底部型槽的形状一致。楔横轧大致可以分为两大类:辊式楔横轧和板式楔横轧。其中，辊式楔横轧的成形原理:形模块的轧辊，模块的作用下，以相同方向旋转，带动圆形坯料向相反方向旋转，两个装有楔坯料在楔形径向压缩、轴而使轧制的零件形状和模具底部型槽的形状一致，如图1-2所示。板式楔横轧则是在上模板和下模板的相对滑动过程中，借助装在上、下模板的模具，使圆柱形的坯料在径向变形的同时产生轴向变形，加工成与模具型腔形状一致的圆柱形或圆锥形零件，如图1-3所示。在楔横轧轧制过程中，轧件成形经历了四个阶段，这四个阶段分别对应着楔形模的四个区段，见图1-4。整个过程如下:楔形模的起始部分使坯料旋转起来并沿圆周方向在坯料上轧出一条由浅至深的V形沟槽，这一部分称为楔入段，(图1-4中L，区段);接着在其后的楔形模将由浅而深、由窄而宽的V形沟槽车L成深度和宽度一样的V形沟槽，这一部分称之为楔入平整段(图1-4中L2区段);随后楔形模使V形沟槽扩展，这一部分称为展宽段(图1-4中L:区段)，这是轧件的主要变形区段;最后是精整段(图1-4中L;区段)，对轧件进行整形，以提高轧件的外观质量和尺寸精度。

与传统的锻造或切削工艺相比，楔横轧工艺有如下优点}4}: (1)生产效率高，通常是其它工艺的5-20倍。如果产品的几何形状不太复杂，那么使用对称模具一次就可以加工一对工件。在实际生产中，轧辊的转速通常为10-30rpm,那么每分钟至少可以轧制10--30个工件。（2)材料利用率高。通常，在传统机械加工中（例如切削加工)约有40%的材料以切屑的形式浪费掉，而在楔横轧工艺中仅有不足10%的材料浪费掉。(3)产品质量好。楔横轧件金属纤维流线沿产品外形连续分布，并且晶粒进一步得到细化，所以其综合机械性能较好，产品精度也高。(4)工作环境得到了改善。由于楔横轧轧制成形过程中无冲击，噪音小，加之无需冷却液的使用，所以其工作环境得到了大大改善。（5)自动化程度高。车I.件从成形、表面精整到最后成品都是由机器自动完成，所需操作人员较少。

楔横轧的局限性是:通用性差，只能生产圆截面的轴类件，需要专门的设备和模具;模具的设计、制造、及生产工艺调整比较复杂，且模具尺寸大。所以，该工艺适合轴类零件的大批量生产，不适合于小批量生产。而且不能轧制大型件，轧制棒料的长度也受到限制。因而pR需进行设计方法的创新与改进，扩大楔横轧的应用范围，充分发挥现有轧机的能力。

楔横轧发展状况早在19世纪，人们就开始探讨用楔横轧的方法生产轴类零件，但由于技术水平的限制一直未能用于生产。到1961年，捷克斯洛伐克首先将这项工艺与设备用于工业生产，其主要产品为五金工具坯、小型汽车零件等，从而成为世界上众所周知的轴类零件加工新工艺。随后，英国的雷德曼((Redman)公司引进了这项技术，制造出UL-3 5辊式楔横轧机，东德的耶尔福(Erfurt)公司研发出UWQ40 X 400, UWQ80 X 630两种搓板式楔横轧机，同样得到较为广泛重视。以后，日本、苏联等国家也先后采用这种工艺生产轴类零件毛坯，收到了较明显的技术经济效果。在国外，用楔横轧工艺已生产出上百种零件毛坯，如电机轴、汽车变速箱二轴、汽车四联齿轮等产品的毛坯。产品的直径范围为6-150毫米，长度范围为40-1200毫米。楔横轧既可以生产零件毛坯，又可以为模锻件制坯，还可以实现无切屑的精轧。楔横轧工艺主要以热轧为主，小直径产品也可以实现冷轧。早在20世纪50年代，我国就开始楔横轧的探讨与实验工作。上世纪60年代初，重庆大学等进行楔横轧汽车球销的研究工作，并获得初步成功。70年代初，原东北工学院(现东北大学)在实验室试轧出火车D轴的模拟件，以后与沈阳轧钢厂合作，试轧出火车D轴，但由于种种原因未能应用于生产之中。70年代中期，清华大学与北京电讯工具厂合作，试轧出尖嘴钳毛坯。之后，上海锻压机床厂研制成功了单辊弧形楔横轧鲤鱼钳毛坯新工艺，成功轧制出双头呆板手、鲤鱼嘴钳等，成为国内第一家将楔横轧应用于生产中的单位。但由于单辊弧形式楔横轧在模具制造、工艺调整等方面都十分困难，故一直没能得到推广。 从70年代初起，原北京钢铁学院(现北京科技大学)就开展了楔横轧技术的研究开发和推广工作，先后帮助工厂建成楔横轧生产线40多条，开发并应用于生产的零件130多种，包括汽车、拖拉机、摩托车、发动机、油泵与水泵等机器的轴类零件。其研究成果被国家科委列入《中华人民共和国重大科技成果(1979-1988)))，并被国家科委、国家教委以及冶金工业部确立“轴类零件轧制(斜轧与楔横轧)研究与推广中心”。 80年代以来，机械部济南铸锻研究所、郑州机械所、北京机电研究所、吉林工业大学，先后开展了楔横轧的研究与开发，并取得了一定进展。 通过近几年年来的研究、实践，我国楔横轧技术无论是在设备方面还是在工艺方面都取得了一定的进展，现己成为世界上开发和投产楔横轧产品最多的国家之一，专业化楔横轧厂迅猛发展起来，并带来了显著的经济效益和社会效益。随着我国汽车、摩托车等制造业的发展，楔横轧技术必将为我国在节材、节能、高效生产领域中发挥重要的作用。阶梯轴是多数通用机械中主要传动零件，广泛应用于机械、航空、航海等工业之中。其材质、表面质量及综合机械性能均要求很高，阶梯轴的强度对整台机器寿命影响很大，其质量的优劣，直接影响着机器的工作性能和使用寿命。目前，阶梯轴的加工仍广泛采用传统的切削加工，存在着材料利用率低、能耗大、生产率低、成本高等不足。20世纪60年代出现的一种先进制造技术—楔横轧工艺，以其独特的优点引起了人们的注意，这一轴类零件新成形工艺，与传统的锻造、切削工艺相比有效率高、节材节能、产品精度高、模具寿命长等优点[f}l。所以该技术日益受到人们的重视，被广泛地应用于汽车、拖拉机、摩托车、发电机上的轴类件或连杆件的生产中。而且随着工业的快速发展与拓宽，楔横轧产品有着巨大的国内及国际市场，发展前景广阔。