楔横轧模具设计的基本原则
毕业设计(论文)-楔横轧成形技术与模拟仿真[管理资料]
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目录摘要┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ⅠABSTRACT┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈Ⅱ第1章绪论┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈11楔横轧工艺简介┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈楔横轧的发展及其应用┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈2┈2国外发展状况┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈3国内的应用状况┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈第2章轧件设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈4┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈44径向加工余量来的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈4轴向加工余量的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈轧件尺寸的计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈5┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈5第3章楔横轧模具设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6 毛坯与坯料尺寸的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈6 ┈毛坯尺寸┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6坯料直径与长度的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 66 模具型腔设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈热态毛坯尺寸┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈6 ┈┈7 模具精整区型腔尺寸┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈模具孔型设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈8 ┈成型方案┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈8 计算断面收缩率与初选α、β┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈8孔型几何尺寸设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈9第4章仿真实验结果分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈11 仿真所用软件DEFORM-3D的介绍┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈11 DEFORM的发展┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈11 DEFORM的特点┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈12 DEFORM应用举例┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈12 DEFORM-3D软件的模块结构┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈13 起楔段轧件截面上的应变场特征┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈14 横截面上的应变分布┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈14 纵截面上的应变分布┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈15 ┈┈展宽段轧件截面上的应变场特征┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈17 横截面上的应变分布┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈17 ┈18纵截面上的应变分布┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈楔段轧件截面上的应力场特征┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈20 横截面上应力分布┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈20纵截面上的应力分布┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈21 宽段轧件截面上的应力场特征┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈22 横截面上的应力分布┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈22纵截面上的应力分布┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈23 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈24 展宽角β和形角α对轧制力的影响┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈25 断面收缩率ψ对轧制力的影响┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈25 轧件尺寸对轧制力的影响┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈25 第5章结论┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈26 参考文献┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈27 致谢┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈28 附录┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈30第1章绪论楔横轧是一种轴类零件成型新工艺、新技术。
机械工艺设计中的模具设计规范要求解析
机械工艺设计中的模具设计规范要求解析在机械工艺设计中，模具设计是一个至关重要的环节。
模具的设计质量对于产品的成型效果、生产效率以及产品质量都有着重要的影响。
为了确保模具设计的准确性和标准化，制定了一系列的模具设计规范要求。
本文将对机械工艺设计中的模具设计规范要求进行解析。
一、模具设计的基本原则1. 准确性：模具设计要准确无误地表达产品的形状和尺寸等信息，确保模具制作的精度和稳定性。
2. 合理性：模具设计要合理布局，以保证模具的制作、组装和使用的方便性，提高生产效率。
3. 经济性：模具设计要尽量降低成本，选用合适的材料和加工工艺，提高模具的寿命和使用效益。
二、模具设计的基本要求1. 模具结构：根据产品的特点和要求，设计出合理的模具结构，包括模具的分型方式、开关模方式等。
2. 模具尺寸及公差：模具尺寸要准确无误，并符合产品的设计要求，公差要合理控制，以确保产品质量。
3. 模具材料：根据产品的性质和使用要求，选用合适的模具材料，确保模具的强度和耐磨性。
4. 零件及配件：选择合适的零件和配件，确保模具的稳定性和可靠性。
5. 表面处理：对于需要精密加工的模具零件，要进行表面处理，以提高其硬度和耐磨性。
三、模具设计的具体要求1. 模具结构设计要合理：模具结构设计要满足产品的形状要求，便于模具的制作和组装，同时要考虑到产品的脱模要求和生产效率。
2. 模具尺寸及公差设计要精确：模具尺寸要准确无误，并符合产品的设计要求，公差要合理控制，以确保产品的质量和装配要求。
3. 模具零部件的选用要合适：选用合适的材料和零部件，要考虑到模具的工作环境、工作负荷和使用寿命等因素。
4. 模具制作工艺要完善：制作模具时要采用先进的制作工艺和加工方法，确保模具的质量和精度。
5. 模具组装要精确：模具零部件的组装要精确无误，确保各部件之间的配合间隙符合要求。
6. 模具试产和调试要规范：模具试产和调试要进行严格按照规范进行，以确保模具的正常工作和产品的质量。
楔横轧工艺
原理
1、楔横轧工艺的主要成形原 理：在两个或三个平行布置 （无送进角，工件轴向不前进）的轧辊或 平板上安装凸起的楔形变形 工具，轧辊或平板相对轧件 转动或搓动，所产生摩擦力 使轧件转动。变形楔楔入轧 件中，使其受到连续压缩变 形，轧件的直径减小，长度 增加形成所要求的零件形状。 轧辊每旋转一周，轧出一件 产品。 (加工阶梯轴类零件)
设备
3、斜横轧机的形式：A:按工具形式分类 1）单辊弧形板式楔横轧机：只需驱动一个轧辊，并取消了分速 机构、万向接轴和相位调整机构 2）辊式楔横轧机：不仅有效地防止轧件歪斜使轧制过程稳定， 而且产品尺寸精度容易保证，其中辊式楔横轧机又有二辊式和 三辊两种； 3）平板式楔横轧机：模具制造容易，结构简单，占地面积小。
局限性
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。
楔形模设计要点——对称性原则
目的：防止因轴向力不均衡引起轧件轴向窜动 或扭曲 方法： 成对轧制——最理想 对称力轧制——调整左右两侧斜楔的 参数，使其轴向力均衡 长棒料轧制——预轧楔后切断，实质 还是结构对称轧制
楔形模设计要点——保证轧件旋转
实质是保证轧制咬入条件，使轧件在轧辊间正 常稳定旋转 要点： 提高轧辊与轧件间的摩擦系数（多用刻痕法） 入口压下量不可过大
1）纵轧：轧辊轴线相平行，旋转方向相反， 轧件作直线运动的轧制方法 。 2）横轧：轧辊轴线与轧件轴线平行且轧辊与 轧件作相对转动的轧制方法 。 3）斜轧：轧辊相互倾斜配置，以相同方向旋 转，轧件在轧辊的作用下反向旋转，同时还作 轴向运动，即螺旋运动的轧制方法。
模具设计原则
鑄件投影面積 (cm2) 64.5 以內 71.0~129.0
135.5~322.6 329.0~645.2 651.6~1290.3 1296.8~1935.5
標 準 (S-4-3-97) +0.20 mm +0.33 mm +0.48 mm +0.61 mm +0.81 mm +0.1 mm
精 密 級 (P-4-3-97) +0.127 mm +0.178 mm +0.254 mm +0.356 mm +0.483 mm +0.61 mm
可動模塊公差
• 可動模塊構成形狀的線性公差﹝圖中 E3E1﹞是將上述「線性公差」的值加上 查下表所得的「額外公差」來決定。
• 下表的數值是由可動模塊所形成的鑄件 部位在分模面的投影面積而定，且由於 此額外公差是由可動模塊的移動或磨損 所引起，因此影響的只有'+'的公差。
例：由可動模塊所形成的鑄件部位 在分模面的投影面積500 cm2， 線性尺寸125 mm，則公差為： 標準級：(±0.35) + (+0.61) = +0.96／-0.35 精密級：(±0.15) + (+0.356) = +0.506／-0.15
例：一鑄件投影面積500 cm2，跨 越分模線的線性尺寸125 mm ，其公差為： 標準級：(±0.35) + (+0.30) = +0.65／-0.35 精密級：(±0.15) + (+0.203) = +0.353／-0.15
鑄件 投 影面 積 (cm2) 64.5 以內 71.0~129.0
135.5~322.6 329.0~645.2 651.6~1290.3 1296.8~1935.5
楔横轧机轧制工艺及典型机型应用的分析研究
楔横轧机轧制工艺及典型机型应用的分析研究【摘要】本文对楔横轧的轧制工艺、二辊楔横轧机的工作原理、结构特点及h1000二辊楔横轧机设备组成、工艺参数、使用特点等进行分析和研究，使读者对楔横轧机有一个更全面的认识，对新的设备设计具有指导作用。
【关键词】楔横轧机；轧制工艺；工作原理；工艺参数；使用特点1.楔横轧工艺概述用楔横轧成型方法轧制轴类零件或毛坯是二十世纪六十年代由捷克斯洛伐克发展起来的金属成型工艺；1963年，国内的几所大学及科研院所就开始进行了这方面的探索与实验工作，直到二十世纪70年代初才获得了汽车球头销的楔横轧工艺的初步成功，到八十年代末九十年代初，象木凿、五金扳手毛坯等较简单零件才逐步用于工业生产。
随着对楔横轧技术的不断深入研究，使此项技术得到了不断的发展，从而也使其越来越多的应用于工业生产。
目前应用于生产的零件品种达几百多种.使我国成为世界上用楔横轧工艺生产产品种较多的国家之一。
楔横轧工艺主要适用于带旋转体的轴类零件的生产，如汽车、拖拉机、摩托车、内烧机等变速箱中的各种齿轮轴、发动机中的凸轮轴、球头销等。
它不仅可以代替粗车工艺来生产各种轴类零件、而且为各种模锻零件提供精密的模锻毛坯。
与锻造成型工艺相比，有节约原材料、生产效率高、节省劳动力，改善产品质量为工作环境（低噪音）及易于自动化等优点，是一项有发展前途而且值得推广的成型工艺。
楔横轧工艺的基本原理是，将加热后的棒材送入两个同向旋转的带有楔性凸起的模具中间，棒材在模具的带动下，作与模具反向的回转运动，同时材料发生径向压缩变形和轴向延伸变形，从而成形阶梯轴类零件。
（见图1）楔横轧机类型有辊式、板式和单辊弧式楔横轧机。
板式楔横轧机模具制造较为简单，模具调整比较容易，因而轧件的精度较高，工艺可靠，轧制时毛坯的位置固定，因此不需设置侧向支撑毛坯的导向尺，适用于轧制复杂外形结构，精度要求高，零件品种变换很多的情况；但其行程大小受到限制，所以变形程度也受到影响，板式轧机有空行程，故影响到生产率和变形程度都不能很大。
模具设计的总体原则
模具设计的总体原则】1、合理的模具设计，主要体现在所成型的塑料制品的质量(外观质量与尺寸稳定性);加工制造时方便、迅速、简练，即省资金、人力，留有更正、改良余地;使用时安全、可靠、便于维修;在注射成型时有较短的成型周期和较长使用寿命以及具有合理的模具制造工艺性等方面。
2、模具设计应注意的几个方面：1)开始模具设计时，应多注意考虑几种方案，衡量每种方案优缺点，从中优选一种，对于T模，亦认真对待。
你因为时间认识上的原因，当时认为合理的设计，经过生产使用实践也一定会有可能可以改进得地方。
2)在交出设计方案后，要与工厂多沟通，了解加工过程及制造使用中德情况。
每套模都应有一个固定分析经验，总结得失的过程，才能不断提高模具设计水平;3)设计时多参考过去所设计的类似图纸，吸取其经验与教训;4)模具设计部门理应是一个整体，不能每个设计成员各自为政，特别是模具设计总结结论方面，一定要有一支的风格。
3、模具设计依据主要依据，就是客户所提供的产品图纸及样板。
设计人员必须对产品及样板进行认真详细的分析与消化，同时在设计过程中，必须逐一核查一下所有项目;1) 尺寸精度相关尺寸的正确性;A.外观要求高，尺寸精度要求低得熟料制品，如玩具等，具体尺寸除转配外，其余尺寸只要吻合较好即可;B.模具培训学校功能性塑料制品，尺寸要求严格，必须在允许的公差范围内，否则会影响到整个产品的性能;C.围观尺寸要求都狠严的制品。
2)脱模斜度是否合理;3)制品壁厚及均匀性;4)塑料种类。
(塑料种类想盗模具钢材的选择与确定天津形象设计学校缩水率。
)5)表面要求。
6深圳模具设计培训)制品颜色。
(一般情况，颜色对模具设计无直接影响。
但制品壁厚，外型较大时，易产生颜色不均匀;且颜色越深，制品缺陷暴露得越明显)。
7) 制品成型后是否有后处理。
(如有表面电镀的制品，且一模多腔时，必须考虑设置辅助流道将制品连在一起，待电镀工序完工再将之分开)。
8)制品的批量，(制品的批量是模具设计重要依据，客户必须提供一个范围，以决定模具腔数、大小、模具选材及寿命).9)注塑机规格。
模具设计遵循的理念及原则
66 汽 车 工 艺 与 材 料 AT&M
图10
前提下）满足可装配性、调整性，不要设计成“无法 装配、无法调整”的模具结构。
a.要依据满足可装配调整性的要求，设计特殊 铸造空冷钢镶块挡墙面与镶块安装面让空的结构 尺寸。
2011年第1期
生产
PRODUCTION
装备
EQUIPMENT
图11
对于“轮廓形状落差大，高低为180 mm” 的翻边整形（特殊）铸造空冷钢镶块，安装在模 具本体上镶块挡墙让空的结构尺寸，要按照“标 准的锻件镶块挡墙让空尺寸” 进行设计，这样 方可具备和满足模具结构的装配性、调整性的要 求，如图12。AT&M 63
生产
PRODUCTION
装备
EQUIPMENT
图4
64 汽 车 工 艺 与 材 料 AT&M
2011年第1期
生产
PRODUCTION
b.要依据满足可加工工艺性的加工要求（即加工 时刀具与本体不允许产生干涉），设计本体内型腔导 板导向面让空的结构尺寸，如图5。导腿高度结构尺 寸及导腿上的导板导向面与本体内型腔导板导向面的 结构尺寸，如图6。
标准的Φ30 mm×150 mm刀具，但因刀具加工让空 的挡墙让空小（20 mm），不满足可加工工艺性“刀
2011年第1期
模具设计原则和核心以及注意事项
模具设计原则和核心以及注意事项 一、 开模方向和分型线每个注塑产品在开始设计时首先要确定其开模方向和分型线，以保证尽可能减少抽芯滑块机构和消除分型线对外观的影响。
1、 开模方向确定后，产品的加强筋、卡扣、凸起等结构尽可能设计成与开模方向一致，以避免抽芯减少拼缝线，延长模具寿命。
2、 开模方向确定后，可选择适当的分型线，避免开模方向存在倒扣，以改善外观及性能。
二 、脱模斜度1 、适当的脱模斜度可避免产品拉毛（拉花）。
光滑表面的脱模斜度应≥0.5度，细皮纹（砂面）表面大于1度，粗皮纹表面大于1.5度。
2 、适当的脱模斜度可避免产品顶伤，如顶白、顶变形、顶破。
3、 深腔结构产品设计时外表面斜度尽量要求大于内表面斜度，以保证注塑时模具型芯不偏位，得到均匀的产品壁厚，并保证产品开口部位的材料强度。
三、 产品壁厚1 、各种塑料均有一定的壁厚范围，一般0.5～4mm，当壁厚超过4mm时，将引起冷却时间过长，产生缩印等问题，应考虑改变产品结构。
2、壁厚不均会引起表面缩水。
3 、壁厚不均会引起气孔和熔接痕。
四、加强筋1、 加强筋的合理应用，可增加产品刚性，减少变形。
2、 加强筋的厚度必须≤ （0.5～0.7）T产品壁厚，否则引起表面缩水。
3、 加强筋的单面斜度应大于1.5°，以避免顶伤。
五、圆角1、 圆角太小可能引起产品应力集中，导致产品开裂。
2、圆角太小可能引起模具型腔应力集中，导致型腔开裂。
3、 设置合理的圆角，还可以改善模具的加工工艺，如型腔可直接用R刀铣加工，而避免低效率的电加工。
4 、不同的圆角可能会引起分型线的移动，应结合实际情况选择不同的圆角或清角。
六、 孔1 、孔的形状应尽量简单，一般取圆形。
2 、孔的轴向和开模方向一致，可以避免抽芯。
3 、当孔的长径比大于2时，应设置脱模斜度。
此时孔的直径应按小径尺寸（最大实体尺寸）计算。
4 、盲孔的长径比一般不超过4。
防孔针冲弯5 、孔与产品边缘的距离一般大于孔径尺寸。
钳工技术模具设计与制造的基本原则
钳工技术模具设计与制造的基本原则钳工技术是机械加工中的一种重要技术，而模具设计与制造又是钳工技术的重要应用领域之一。
在模具设计与制造过程中，有一些基本原则必须被牢牢遵守，才能确保模具的高质量和高效率。
本文将就钳工技术模具设计与制造的基本原则进行探讨。
首先，模具的设计应考虑到材料的选择。
模具一般由金属材料构成，而材料的选择对模具的性能和使用寿命有着至关重要的影响。
一般来说，模具要具有较高的硬度、强度和韧性，以确保其在长时间使用中不易磨损和变形。
常用的模具材料有优质合金钢、工具钢等，设计时应根据具体的使用需求选择合适的材料。
其次，模具的结构设计也是至关重要的。
模具的结构设计应简洁明了，便于加工和使用。
同时，还应考虑到模具的可靠性和稳定性，避免在使用过程中出现故障和事故。
合理的结构设计可以使模具具有更好的工作性能和更长的使用寿命。
此外，模具的制造工艺也是模具设计中的重要环节。
制造工艺的选择直接影响到模具的质量和成本。
应合理选择加工方法和工艺流程，确保模具的各个部分都能满足设计要求。
值得注意的是，在制造模具时要严格控制加工尺寸和表面粗糙度，以确保模具能够完美配合，减少配合间隙，提高模具的精度和使用效率。
最后，对于模具的维护和保养也是不能忽视的。
模具在长时间使用过程中会受到磨损和腐蚀，如果不及时进行维护和保养，会降低模具的使用寿命。
因此，对于模具的维护保养要有详细的计划和规定，定期进行检查和清洁，及时更换磨损严重的零部件，以确保模具长时间高效稳定地运行。
总之，钳工技术模具设计与制造的基本原则包括合理选择材料、简洁明了的结构设计、科学的制造工艺和定期的维护保养。
只有在这些原则的指导下，模具才能发挥出最好的工作性能，为生产提供更大的帮助和支持。
楔横轧制
楔横轧模具
1.楔横轧模具分类
主要分为三类:单辊弧形式轧机模具、辊式轧机模具（至少有两个辊） 平板式轧机模具。分别如下图所示：
楔横轧模具
2.楔横模具设计参数及要点
成形角α 成形角α对轧件的旋转条件、缩颈条件以及轧制压力 与力矩都有显著的影响。一般情况下，α角越大β角越大、 旋转条件越差，容易产生缩颈，但中心疏松条件改善，反 之，亦然。一般10° ≤ α ≤30 °. 展宽角β 展宽角β对轧件的旋转条件、疏松条件、缩颈条件以及 轧制压力与力矩都有显著的影响。一般情况下，成形角α 和楔展角β过小易产生曼内斯满效应。根据理论与实践， 展宽角大多在以下范围内选择：5 ° ≤β≤15°。 成型极限：断面收缩率ψ ψ=1-(d1/d0)2 式中：d0——轧件轧前直径； d1——轧件轧后直径。
<2>双辊式楔横轧机
双辊式楔横轧机由于具有生产效率高、调整方便、工艺稳定以及 模具加工制造相对容易等特点 ，是应用最为广泛的楔横轧机。
<3>板式楔横轧机
板式楔横轧机是依靠两个装有楔形模具的轧板做往复相向运动从而 使轧件轧制成形的一种轧机，这种轧机其突出特点是模具制造容易。 其驱动方式多为液压传动，因此具有结构简单、造价低 。
b.加热：加热方法为电感应加热。它与燃料加热比较，优点为不容易发生过
热与过烧，产品质量有保证；氧化铁皮损失小；生产灵活；生产环境好以及 节省人力与地方；容易实现机械化，自动化生产等。所以，凡有条件的工厂 都应采用中频电感应加热。 视 频
楔横轧工艺
c. 轧制：轧制是楔横轧轴类零件的主要工序。对于碳素钢和低合金钢，
楔横轧模具
楔横轧设备介绍
1.按模具结构分类
单辊弧形式轧机 辊式轧机（至少有两个辊）
模具设计原则
模具设计原则
模具设计原则是指在进行模具设计时应该遵循的一些基本原则，包括以下几点：
1. 功能性原则：模具设计必须满足产品的功能要求，能够正确、稳定地加工出产品。
2. 合理性原则：模具设计应尽量简化结构，并考虑加工、操作、维护等各个环节的方便性，提高生产效率。
3. 经济性原则：模具设计应尽量降低制造成本，包括材料费用、加工费用等。
4. 可靠性原则：模具设计应保证模具的寿命长，能够稳定地使用，不易出现故障。
5. 互换性原则：模具设计应考虑产品的标准化、系列化要求，使得多款产品可以共用一套模具。
6. 可维护性原则：模具设计应考虑模具使用过程中的保养、维修等方面，便于日常维护与修理。
7. 安全性原则：模具设计应考虑使用者的安全，避免发生意外事故。
8. 环保性原则：模具设计应尽量减少对环境的污染，降低能源消耗，节约资源。
这些原则在模具设计中起到了指导作用，可以提高模具的使用效果和寿命，降低生产成本，提高产品质量。
模具设计的标准
模具设计的标准1. 引言模具设计在工业制造中起着至关重要的作用，它们被广泛应用于金属加工、塑料注塑、汽车制造以及电子设备等领域。
一个优质的模具设计对于产品质量和生产效率有着重要的影响。
因此，制定模具设计的标准是必要的，可以确保设计师们具备相同的设计要求和目标。
2. 模具设计的基本原则模具设计的标准旨在优化设计过程、提高生产效率、确保模具质量和保证产品规格的一致性。
以下是模具设计的基本原则：2.1 简化设计模具设计应该尽量简化模具的结构和零件数量，以减少制造成本和加工时间。
简化的设计可以降低模具的重量，提高使用寿命，并且方便清洁和维护。
2.2 提高精度和可靠性模具应该具备高精度的加工能力，以确保产品的质量和准确性。
此外，模具设计还应考虑到材料的可靠性和耐用性，以便长时间使用而不损坏。
2.3 考虑制造和加工要求模具设计应充分考虑制造和加工过程中的要求，例如模具的可加工性、装配性和调试性等。
合理的设计可以减少制造过程中的错误和延误。
3. 模具设计的标准要素为了确保模具设计的一致性和可比性，以下标准要素应该包括在模具设计中：3.1 尺寸和公差模具设计中应明确规定产品的尺寸和公差要求。
尺寸和公差的标准化可以确保不同批次生产的产品具有相同的质量和功能。
3.2 材料选择在模具设计中，应根据产品的特性和使用环境选择合适的材料。
考虑因素包括高温、高压、腐蚀性和耐磨性等要求。
3.3 模具标准件模具设计中应尽量使用标准件，以减少设计和制造的复杂性。
标准件的使用可以降低制造成本和提高模具的可维护性。
3.4 塑料模具特殊要求在塑料模具设计中，考虑到流道设计、冷却系统、顶针和脱模机构等特殊要求。
这些要求对产品质量和生产效率的影响非常重要。
4. 模具设计的流程为了确保模具设计的一致性和规范性，一个典型的模具设计流程应包括以下步骤：4.1 分析和定义在模具设计之前，应进行产品的分析和定义。
了解产品的功能、样式和尺寸要求是设计一个合适的模具的基础。
模具设计要点梳理
模具设计要点梳理模具设计是现代制造业中不可或缺的一环，它直接关系到产品的质量和生产效率。
本文将梳理模具设计的要点，包括模具设计的基本原则、设计流程、常用材料及其选择、成本控制和质量保证等方面。
一、模具设计的基本原则1. 合理性原则：模具设计应以实现产品功能为基本目标，要考虑到产品的使用要求、工艺特点和生产条件等。
设计的结构要合理，便于制造与维修。
2. 完整性原则：模具应能对产品进行完整的成形操作，同时，还需要考虑到产品的检验、修理和调整等工序。
3. 经济性原则：模具设计应力求简化结构、减少材料消耗、提高生产效率，以降低制造成本。
4. 可靠性原则：模具应具备良好的稳定性和耐用性，能够承受长时间、高频次的使用，同时也要能够适应生产工艺的变化。
5. 易制造原则：模具设计应尽量采用通用零部件、工艺和标准，以便制造时能够降低制造难度和提高生产效率。
二、模具设计流程模具设计的流程通常包括以下几个步骤：1. 模具设计方案的确定：根据产品的形状、材料和尺寸要求，确定模具的型式、结构和工艺方案。
2. 产品结构分析：对产品进行结构分析，了解其加工工艺和装配要求，为模具设计提供依据。
3. 模具零件的设计：根据模具设计方案，对模具的各个零部件进行细化设计，包括模具芯、模具腔、导向机构等。
4. 模具装配设计：将各个零部件进行装配，确定模具的总体结构和各个零部件的相对位置。
5. 模具详图设计：根据模具装配设计，绘制详细的模具零件图纸和总装图纸，为模具的制造提供依据。
6. 模具制造和调试：根据模具的详图进行加工制造，制造完成后进行模具的调试和试模。
三、常用材料及其选择常用的模具材料包括工具钢、硬质合金和工程塑料等，其选择应考虑以下几个因素：1. 产品要求：根据产品的要求确定材料的硬度、强度和耐磨性等性能。
2. 模具寿命：考虑模具的寿命要求，选择具有一定耐磨性和韧性的材料。
3. 制造成本：根据材料的成本和加工难度，选择合适的材料，降低制造成本。
模具设计原则范文
模具设计原则范文1.简化设计：模具设计应尽量简化，减少不必要的部件和加工步骤，降低制造成本。
通过优化和简化设计，可以提高生产效率，缩短生产周期，降低生产成本。
2.标准化设计：模具设计应尽量遵循标准化原则，采用通用标准件和零部件，减少定制化和个性化设计，降低模具制造成本，提高模具的交换性和维修性。
3.可靠性设计：模具设计应具有良好的可靠性和稳定性，能够在长期运行和高负载工况下保持正常工作。
在设计时应考虑材料的可靠性和疲劳性能，合理设置结构形式和承载能力，预防模具的破损和失效。
4.确保精度：模具设计应确保产品和工件的精度要求，在设计过程中考虑到工艺装备的限制和影响，合理控制尺寸和几何形状的公差。
采用合适的材料和热处理工艺，提高模具的精度和稳定性。
5.高效利用材料：模具设计应尽量减少材料的消耗，提高材料的利用率。
通过合理的布局和结构设计，减少碎片材料和废料的产生，降低模具的成本和制造周期。
6.方便维护与修理：模具设计应考虑到维护和修理的便利性，方便对模具进行检修和更换磨损部件。
合理设置零部件的安装和拆卸方式，减少维护和维修的时间和成本。
7.降低生产周期：模具设计应注重提高生产效率和缩短生产周期，通过合理的布局和工艺设计，减少模具装夹和调试的时间，提高模具的生产能力和效率。
8.考虑安全性：模具设计应考虑到操作人员的安全和生产过程的安全性，避免设计上的缺陷和隐患。
合理设置防护装置和警示标识，提供安全操作和维护指导，降低事故的风险。
9.环保设计：模具设计应符合环保要求，避免污染和浪费。
合理选择材料和润滑方式，减少对环境的影响。
优化生产工艺和工艺装备，降低能耗和资源消耗。
10.创新设计：模具设计应注重创新和技术进步，引入新材料和新技术，提高模具的制造精度和效率。
通过创新设计，可以开拓新的市场和产品领域，提高企业的竞争力和市场份额。
总之，模具设计原则是为了提高模具的质量、效益和可靠性，降低制造成本和生产周期，保障操作人员的安全和环境的保护，实现模具设计和制造的可持续发展。
模具设计原则
模具设计原则模具设计是制造业中非常重要的一环，它的设计质量直接关系到产品的质量和生产效率。
下面是模具设计的原则：一、设计合理性原则模具设计的合理性是指模具在使用过程中能够满足生产要求，同时在制造过程中能够保证质量和效率。
模具设计的合理性应该从以下几个方面考虑：1.产品的使用要求：模具的设计应该符合产品的使用要求，包括产品的尺寸、形状、精度和表面质量等。
2.模具的制造要求：模具的设计应该符合模具制造的要求，包括模具的加工难度、加工精度和加工周期等。
3.模具的使用寿命：模具的设计应该考虑模具的使用寿命，包括模具的材料、热处理和表面处理等。
二、设计标准化原则模具设计应该遵循标准化的原则，包括以下几个方面：1.模具的尺寸：模具的尺寸应该符合国家标准或行业标准。
2.模具的结构：模具的结构应该符合国家标准或行业标准。
3.模具的零部件：模具的零部件应该符合国家标准或行业标准。
三、设计可制造性原则模具设计应该考虑到制造的可行性，包括以下几个方面：1.模具的加工难度：模具的设计应该考虑到加工难度，避免过于复杂的结构和零部件。
2.模具的加工精度：模具的设计应该考虑到加工精度，避免过于苛刻的精度要求。
3.模具的加工周期：模具的设计应该考虑到加工周期，避免过于长的制造周期。
四、设计可维修性原则模具设计应该考虑到维修的可行性，包括以下几个方面：1.模具的拆卸和组装：模具的设计应该考虑到拆卸和组装的方便性，避免过于复杂的结构和零部件。
2.模具的维修难度：模具的设计应该考虑到维修难度，避免过于苛刻的维修要求。
3.模具的维修成本：模具的设计应该考虑到维修成本，避免过于昂贵的维修费用。
综上所述，模具设计的原则包括设计合理性原则、设计标准化原则、设计可制造性原则和设计可维修性原则。
这些原则的遵循可以保证模具的质量和效率，提高生产效率和产品质量。
轧钢生产工艺技术3000问 第五章 机械零件轧制
第五章机械零件轧制第一节机械零件轧制技术的特点、类型与产品748．什么是机械零件轧制技术?机械零件轧制技术是指用轧制工艺方法，成形机械零件或金属制品的技术。
与传统的冶金轧制工艺不同，机械零件轧制技术轧制出来的是形状不同的零件。
例如汽车变速箱中的阶梯轴，人造卫星上的鼻锥等；而传统轧制工艺一般轧制的是等截面材。
如型材、板材、管材等。
传统的机械零件生产方法是将这些材料，例如圆材锻造成阶梯轴，或者板料冲压成鼻锥。
所以机械零件轧制是冶金轧制技术的发展与深度加工。
机械零件轧制与普通轧制由于都属于连续辊压成形，故都属于轧制范畴。
但机械零件轧制与普通轧制无论在轧辊形状、机器的结构、成形方式上都有很大差别，故人们又把机械零件轧制称为特殊轧制，其轧机称为特殊轧机。
749．机械零件轧制的优点有哪些?传统的机械零件大多用普通轧制方法轧制出的型材作原料，经机械加工成零件的。
为了提高性能并节约材料，大多经锻造成形，然后再经切削、磨削等精加工方法成形最终形状的零件。
机械零件轧制与锻造成形零件都属于塑性成形。
但成形方式不同，锻造(模锻)为断续整体成形，机械零件轧制为连续局部塑性成形。
由于成形方式不同，两者相比，机械零件轧制具有以下一系列突出优点：(1)载荷大幅度下降。
由于将整体成形改变为局部成形，模具与工件的接触面积大幅度减小，故工作载荷随之大幅度下降，一般只有模锻的十几分之一到几十分之一。
结果是设备体积小很多，模具寿命高很多。
(2)生产效率显著提高。
由于将往复断续成形改变为回转连续成形，生产效率显著提高，一般高出3—10倍。
(3)生产环境显著改善。
由于锻造为整体断续打击成形，并且要经多个工步模腔成形零件，工人多在噪声大于100dB条件中工作，环境恶劣。
机械零件轧制是在局部连续滚压中成形零件，进出料都能自动完成，工人在噪声小于60dB条件中工作，与锻造相比生产环境显著改善。
(4)节约材料显著。
由于轧制的零件比锻造零件尺寸精度高，又没有模锻时的飞边等，材料利用率平均可以提高20％左右，节约材料显著。
楔横轧模具设计知识获取方法
楔横轧模具设计知识获取方法曹育红（广东技术师范学院教育技术与传播学院，广东广州510665）摘要：楔横轧模具设计属弱理论领域，主要依赖设计人员的知识和经验，因此模具设计具有很强的主观性、随意性和不确定性。
本文根据楔横轧轧件的特点，将其分解为基本单元体，利用分类编码技术对单元体、整体轧件和实例进行编码，在此基础上，实现楔横轧模具设计的知识获取。
将获取的专家知识与经验融入楔横轧模具设计中，可以实现模具在设计和制造完成后，基本不需要或很少量修模即可生产出合格的产品，提高楔横轧模具的设计质量，增强技术竞争力。
关键词：知识获取；楔横轧；编码中图分类号：TG 335.19文献标识码：A文章编号：1672-402X （2009）01-0045-04收稿日期：2009-01-15作者简介：曹育红（1967-），女，广东技术师范学院教育技术与传播学院博士、副教授。
研究方向：知识知识工程、模具的数字化设计、基于知识工程的模具设计、智能化教学设计。
广东技术师范学院学报2009年第1期Journal of Guangdong Polytechnic Normal University No ．1，20090引言长期以来，楔横轧模具设计缺乏系统的、精确的理论分析手段，主要依赖设计人员的知识和经验，因此模具设计具有很强的主观性、随意性和不确定性。
模具设计合理与否及设计结果的优劣只有通过试模才能知道，设计的缺陷则需要经过反复修模来纠正，浪费了大量的人力、物力和时间［1］。
目前，对于模具设计专家在多年生产实践中积累的丰富经验和极为有用的知识信息，缺乏有效的组织手段，无法实现知识的共享和重用。
因此，研究知识获取的方法非常有必要。
知识获取就是把知识从外部(领域专家、书籍、文献、图像、图片等)转换到计算机内部、或直接由计算机生成的过程。
通常是由领域专家、知识工程师与软件工程师共同完成。
领域专家负责收集和整理该领域内的理论知识、实践知识和个人经验；知识工程师负责从领域专家那里提炼知识，并用适合的模式把知识表达出来；而软件工程师负责把知识转换为计算机可存储的内部形式，然后把它们存入知识库中［2］。
楔横扎和模锻工艺
楔横轧和模锻技术一、分析楔横轧和模锻加工的区别1、定义概述：1）楔横轧：利用上下两个带有一定要求的楔形轧辊，以相同的方向旋转，带动加热的圆形坯料在楔形间反向旋转，发生径向压缩和轴向拉伸，轧制成与轧辊模具型槽一致的台阶轴，这种加工就叫楔横轧制。
楔横轧的类型有辊式楔横轧和板式楔横轧，以上定义为我厂使用的辊式楔横轧。
板式楔横轧类似，是上下模板的相对滑动，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。
另外还有单棍弧形式楔横扎（缺点较多，调整难度最大，不建议使用）。
2）模锻：利用模具在压力的作用下，使坯料在模具型腔中发生变形，获得锻件的方法称之为模锻。
模锻又分为开式模锻和闭式模锻，一般用于生产重量不大、批量较大的零件。
2、比较对比楔横扎和模锻加工，以下从人员要求、设备使用、材料使用（包括产品特点）、加工方法和工艺要求以及加工现场环境、发展现状等方面进行比较。
1）人员技能楔横扎：楔横轧加工过程对模具工技能的要求非常高，安装、调整和修理必须是具备多年经验的人员才可操作；模锻：模具安装快捷，对人员技能要求并不严格；2）设备使用楔横扎：由于工作载荷小，所用设备重量轻，吨位、体积比较小，投资省，同时模具寿命也比较长；模锻：多为重型设备3）材料使用和产品特点楔横轧：楔横轧对料段长度要求控制严格；轧制产品内在质量高，金属流线性好、晶粒得到细化，由于楔横轧是连续局部成形，所以作用在模具上的力比较小，同时热应力也比较低，保证了毛坯的金属纤维成流线型，但是加工局限于圆形截面的轴类件。
模锻：楔横轧对料段重量要求控制严格；通过锻造能够消除金属在冶炼过程中产生的疏松等缺陷，优化微观组织结果，保证了完整的金属流线，使锻件具有了良好的力学性能和使用寿命，且锻造可加工的产品多样，所以各类机械中负载高、工作条件复杂的零部件主要采用锻造加工。
4）加工和工艺特点楔横轧：生产效率高，但是产品局限于轴类阶梯轴，适用于生产批量大的轴类零件；由于楔横轧工艺的变形过程是连续不断前进的过程，坯料从楔横轧机的一端送进，另一端自动被轧出，实现流水作用，具备实现自动化生产的条件。
楔横轧工艺及其模具设计
楔横轧阶梯轴模具设计工艺参数主要有：断面收缩率ψ、成形角α和展宽角β。
下面就每一参数的作用加以说明：(1)断面收缩率ψ（又称断面压缩率），是楔横轧中一个基本工艺参数。
断面收缩率ψ为轧件前面积F0减去轧后面积F1与轧前面积之比，即ψ＝(F0-F1)/F0＝(d02-d12)/d02＝1-(d1/d0)2式中：d0——轧件轧前直径；d1——轧件轧后直径。
楔横轧一次的断面收缩率ψ一般应小于75%，否则容易产生轧件的不旋转，螺旋缩颈甚至拉断等问题。
如果轴类件产品直径相差很大，断面收缩率ψ大于75%，一般采用在同一轧辊模具上两次楔入轧制，即每次楔入轧制的压缩率小于75%，两次总压缩率大于75%的方法；在个别情况下，可采用局部堆积（毛坯直径增大）轧制的方法使ψ大于75%。
需要指出的是，断面收缩率ψ小于35%时，若工艺设计参数选择不当，不但轧制尺寸精度不易保证，而且容易出现轧件中心疏松等缺陷。
因为ψ过小时，金属只产生表面变形，轴向没有或基本没有变形，多余的金属在模具间反复揉搓，中心产生拉应力与反复剪应力使中心破坏所致。
对于小的断面收缩率ψ，为避免中心疏松应该选择小的展宽角与大的成形角。
所以说，楔横轧最有利的断面收缩率为：ψ＝50%～65%。
在这个范围的断面收缩率，可以选择较大展宽角轧制。
(2)成形角α是楔横轧模具设计两个最重要、最基本的工艺设计参数之一。
成形角α对轧件的旋转条件、缩颈条件以及轧制压力与力矩都有显著的影响。
一般情况下，α角越大β角越大、旋转条件越差，容易产生缩颈，但中心疏松条件改善。
根据理论与实践，成形角α大多在以下范围内选择：18°≤α≤34°断面收缩率ψ不同时，成形角α应选择不同的数值。
理论与实践告诉我们，一般情况下，ψ越大，越容易产生缩颈和不旋转问题，而不易发生中心疏松，故α应选择较小值。
(3)展宽角β与成形角α一样，是楔横轧模具设计中最重要、最基本工艺设计参数。
展宽角β对轧件的旋转条件、疏松条件、缩颈条件以及轧制压力与力矩都有显著的影响。
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楔横轧模具设计的基本原则
在设计楔横轧模具时，一般应遵循下述4个原则或者条件，即对称原则、旋转条件、缩颈条件、疏松条件。
下面就每一原则加以说明：
（1）对称原则。
楔横轧模具上的左右两条斜楔，在工艺上希望完全对称。
这样，在轧制过程中模具两边作用于轧件两边的x、y、z三个方向力是对称的，因而轧件不会由于轴向力不等而窜动，也不会由于轧件两边转速不一致而扭曲。
如果轴类件本身在长度上就是对称的，那么只要在制造上与工艺调整上加以注意，就自然地满足这一对称轧制原则。
但是，多数轴类件在长度上是不对称的，为了使作用于轧件两边的力符合对称原则，有4种解决办法：
第一种，成对轧制。
将不对称的两个轴类件相对在一起轧制。
这种办法不仅将非对称轴类件变为完全对称的轧制，并且使轧机的生产率提高一倍，但对某些长轴类件，往往受到模具尺寸的限制而无法采用。
第二种，分段对称轧制。
将非对称轴分段用对称楔轧制。
第三种，长棒料预轧楔轧制。
用预轧楔的方法将非对称轴类件变为对称轧制。
第四种，对称力轧制。
可将左右两条斜楔的工艺参数（成形角α与展宽角β）采取不等数值，使其作用于轧件的力，尤其是轴向力尽可能相等的办法。
（2）旋转条件。
设计楔横轧模具时，轧件在模具孔型的带动下能正常地旋转，是楔横轧必须的先决条件。
楔横轧轧件的整体旋转条件，由于问题比较复杂，还写不出判别式。
建议用最不利截面的旋转条件判别式进行判断，其判别式为：
tanαtanβ≤d1μ2πdK(1+(d1D1))
式中：d1——轧件轧后的直径；
D1——轧辊上模具的楔顶直径；
dK——轧件的滚动直径。
从旋转条件判别式中可以看出：
1) 模具与轧件间的摩擦系数μ越大，旋转条件越好，而且是平方关系的影响。
所以增加摩擦系数μ是保证旋转条件最重要最有效的因素，为此，在楔横轧模具的入口处和斜楔面上均刻有平行于轴线刻痕,这样做可以把热楔横轧的摩擦系数μ从0.2～0.3提高到0.35～0.6。
2) 模具的成形角α、展宽角β、轧件的轧后直径与模具楔顶直径之比d1/D1越小，旋转条件越好，但这些参数还受其他重要条件的限制，调整余地不很大。
3）缩颈条件。
在设计楔横轧模具时，应满足轧件不因轴向力过大将轧件拉细这个条件。
轧件不被轴向力PZ拉细的判别条件为：
2PZ＜14πd12σ或P＜πd12σ8sinα
式中：σ——轧件材料的变形阻力。
从上式中可以看出：当轧件的材料、轧制温度及轧后直径d1等确定后，轧件是否会拉细，主要决定于成形角α的大小，α角越大越易拉细。
当断面收缩率比较大时，容易产生拉细现象，故成形角α应取小的数值。
4）疏松条件。
楔横轧的轧件，由于金属纤维沿零件的外形连续分布，晶粒细化等，使轧后零件的质量得到提高。
实践与理论都说明：横轧时，圆形毛坯在连贯转动中径向小变形量压缩时，毛坯除轴向延伸外，径向也产生扩展，因而在毛坯的心部产生拉应力。
当毛坯旋转时，若轴向阻力过大；毛坯横向扩展积累，心部的拉应力增加，当达到材料强度极限时，心部就出现超过允许级别的疏松甚至空腔，这是不允许的。
所以，在设计楔横轧模具时，为避免这种现象的出现，应作如下考虑：
1）断面收缩率小时，容易产生疏松。
因为ψ小时，变形不易透入中心，多是表面变形，故轴向变形小而横向变形大，形成较大的心部拉 应力。
2）成形角小时，容易产生疏松。
因为α小时，斜楔给毛坯的轴向拉力小，轴向变形小，易造成较大的横向变形，形成较大的心部拉应力。
3）展宽角过小时，相当于径向压下量过小与同一位置拉压次数增加，容易产生横向变形及心部的较大拉应力。
当展宽角过大（特别是在ψ较小）时毛坯表面金属不容易碾轧出去，这部分多余金属在孔型顶面反复揉搓下，毛坯心部产生较大的拉力。
以上两种情况都容易产生疏松。
责编：黄秀声来源：中国钢铁新闻网。