6特种旋转成形汇总
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3
摆头电机功率的计算
P 127.5 10 式中： P 摆头电机功率 (kW )； F 设备的实际吨位 (kN )； n 摆头实际转数 (r / min) ；
8
Fn
2s Ds cos (1 ) Dtg
1
摆角( )
D 工件最后直径 (m m)； s 工件每转进给量 (m m/ r )；
对称楔横轧轧件上的摩擦力和扭矩
轧件所受的剪切力=
扭矩 剪切屈服强度 剪切模量
楔横轧是横轧技术的一种应用
齿轮横轧，主要径向变形 ，轴向几乎不变形
螺纹的横轧，其中一个轧 辊可上下移动
2、斜轧
即轧辊的轴线不平行，有交叉，轧件的轴向在交叉线的中心上。
最典型的应用是生产钢球。
斜轧运动主视图和俯视图，α 为轧件轴向和轧辊轴向夹角
劈开旋压
三维非轴对称旋压
旋压成形的零件最主要的轴对称空心零件，也可 以成形非对称零件或非空心零件。
旋压成形的特点：
1）旋压加工的零部件金属纤维走向与产品外形相适应，保持了纤维
的完整性与连续性，因此旋压产品具有良好的机械性能；
2）成形过程中旋轮不仅对旋压的金属有压延作用，而且还有整平作 用，因此旋压产品具有较高尺寸精度和表面光洁度； 3）旋压成形过程旋轮与坯料之间的接触面积很小，近似点接触，因 此所需总变形力较小，可大大降低功率和能耗； 4）旋压通常可实现无废料或少废料成形，因此具有明显的节材节能 效果； 5）旋压成形是一种连续静载加压过程，不产生冲击，振动噪声大为 减弱，有利于改善劳动环境和实现清洁化生产。
连杆的实际锻件和辊锻模（辊轮）的尺寸差别
实际锻件：前壁的斜度大 于模具的斜度；前壁的高 度大于相邻后壁的高度。
塑性体和刚体的啮合运动对尺寸的影响
连杆前端大头入模过程运动分析 0线为辊轮刚接触毛坯线，4线为完成辊锻最终线。
CGF区域尽管受前几条线的切割，由于左侧金属受压流动填充 ，不会造成塌陷。
塑性体和刚体的啮合运动对尺寸的影响
前滑的尺寸的影响——前壁斜度
模具相应前壁未张开，前滑 对前壁斜度的影响
1、模具本身的斜度；
此时，前滑区域锻件底部
2、叠加由塑性——刚体啮
合运动造成的斜度； 3、再叠加前滑造成的斜度
自由流动，上端受模具限
制，进一步加大斜度。
前滑的尺寸的影响——后壁尺寸
长型槽约束
短型槽约束
由于前滑，且模壁 AB 完全张 开，锻件无约束作用，可自 由流动，使得锻件后壁相比 模具后壁向前移动了一段距 离。
传动部分总效率。
该式适用于接触面积小 于1 / 4圆的情况， 是粗略计算电机功率的 一种方法
§6.1.3 摆碾成形模具设计
设计有锥角的凹模
§6.2 旋压成形
定义：旋压是利用旋压工具对旋转坯料施加压力,使之产生 连续的局部塑性变形而成形所需零件的塑性加工方法。 摆碾成形的区别:
旋轮发生沿径向进给；
简单横轧的示意图
M P Pb
b a
根据图中所给参数及关系，进一步推到：
Z 2 d d 1 D
楔横轧成形缺陷——轧件扭转变形
典型楔横轧成形过程主、侧视图 1——轧辊；2——轧件
K点，辊轮的线速度=轧件的线速度； BK段，辊轮的线速度>轧件的线速度； KA段，辊轮的线速度<轧件的线速度； 导致摩擦力及扭转产生。
2
2
实现初始咬入并稳定咬入的条件：
2
咬入角大小设计依据是摩擦系数，从设计手册里查：
（1）先确定是辊锻温度； （2）确定选用的润滑剂；
（3）判断辊锻的材质
（4）最后在相应表格中查找摩擦系数。
强化咬入的方式？
强化咬入的方法： （1）增大摩擦系数，如辊轮上刻痕；
（1）正旋已变形区受拉应力，旋压件贴膜性好，成形精度高；但是若减薄率
太大，已变形区会受到较大的扭矩，从而发生扭曲；
（2）正旋压未变形区无约束，不易产生鼓形； 减小鼓形措施:
减小旋轮成形角。
（3）正旋压更容易成形带底和凸凹筋的旋压件；
（4）正旋压受芯模限制，旋压件长度受限制。
内 旋 压
滚 珠 旋 压
蘑Байду номын сангаас头
应用：
凸模母线也可以是 弧线或台阶式
§6.1.2工艺参数和力能参数确定
1.主要工艺参数
（1）摆角γ 摆角小，载荷和扭 矩小； 摆角大，偏载大。 一般取γ<3°
（2）进给量s
接触面积率 = 接触面积 坯料总面积
λ=0.2～0.23，
s 0.45 2 Rtg 式中：
面积接触率；
与辊锻的区别:
楔横轧两个辊轮旋转方向相同；
楔横轧成形过程中，轧件的轴线与轧辊的轴向平行；
楔横轧主要成形轴类零件（或锻坯）； 楔横轧主要发生径向压缩，轴向伸长的变形。
楔横轧各种轴类轧件
楔横轧旋转条件——轧件可以稳定旋转
D：轧辊的直径； d: 轧件的直径； Z：压下量； T：轧件所受摩擦力； P：轧辊给予轧件的压力； a：摩擦力之间的垂直距离； b:压力之间的垂直距离； 力偶距满足： MT M P 由于 T P MT =Ta
轧辊的转速Va可分解 = 沿轧件轴向的速度Vc + 垂直由于轧件的速度Vb Vc=Uc（轧辊上螺旋孔型的推动速度），最佳的速度匹配。
制坯辊锻：沿坯料长度方向分 配金属体积
成形辊锻：最后进行弯曲成形
a 为开式型槽辊锻 b 为闭式型槽辊锻
辊锻成形关键问题一：坯料的咬入
辊锻成形能否顺利进行必须保证：坯料初始能顺利咬入 +后续能稳定咬入。 坯料的初始咬入条件：
Tx P x
T P
P cos P sin
tan
（1）模具结构；
（2）压缩比；
（3）辊轮直径； （4）坯料宽度。
自由展宽
限制展宽
强迫展宽
辊锻成形关键问题四：辊锻件尺寸
将将锻件图纸尺寸映射所得到的模具尺寸，用这样的辊锻模具成形 出的实际锻件尺寸是不是就完全符合锻件图纸尺寸？ 实际上连杆是中间为凹球 形，两端大头对称。
前壁是逆着辊锻方向，由 小截面过渡到大截面的壁 。后壁相反。
旋轮可采用多旋轮； 旋压件主要为空心件； 旋压件形状由芯模决定。
旋压工艺的加工原理 1-芯棒、2-毛坯、3-尾顶、4-旋轮
按厚度是否有明显减薄分类：普通旋压和强力旋压
拉 深 旋 压
缩 口 旋 压
扩 口 旋 压
常见的普通旋压
强力旋压：分为剪切旋压和流动旋压。
剪切旋压
反旋流动旋压
正旋流动旋压
正、反旋特点：
由于前滑，且模壁 AB 不完全 张开，锻件下端无约束作用 ，上端约束，使得锻件后壁 沿高度方向的位移量不同。
§6.4 其它旋转成形
1、楔横轧成形: 两个带有楔形模具的轧辊 ，以相同的方向旋转并依靠 摩擦力带动圆形轧件旋转， 轧件在模具的作用下，轧制
成各种形状的台阶轴。
辊锻变形示意图 1——带楔形模具的轧辊 2——轧件 3——导板
连杆前端大头出模过程运动分析 4线为脱模初始线，依次通过4、5、6、7、8脱模
原来的水平线C’ B’，经过5线变形倾斜线C’’ B’’,导致前壁高 于后壁。而且由于6、7线右侧压下，使得前壁倾斜度增加。
塑性体和刚体的啮合运动对尺寸的影响
连杆后端大头入、出模过程运动分析
由于5、6、7线右侧压下，使得前壁倾斜度增加。这个前壁正 凹球的左侧部分，故使得凹球变为凹椭球。
§6.3 辊锻成形
辊锻成型技术: （ 1 ）机构运动：通过一对反向旋转 的模具使毛坯连续地产生局部塑形的变
形工艺；
（ 2 ）变形特点：坯料在辊锻成形中 ，高度方向上被压缩，被压缩的坯料除 一小部分金属横向流动外，大部分被沿
辊锻变形示意图
轴向流动。因此，变形的实质属于延伸
类变形。
最为常见的延伸变形工艺？
s 每转工件进给量（ mm / r）； R 工件的半径（ mm）；
摆角（）。
（3）转速n
越大生产效率越高。
2.摆辗力能参数的确定
摆辗力的计算
F Ac p 10 式中： F 摆辗力（kN）； A c 接触面积（m m2），Ac R 2； p 平均单位压力（ Mpa）。 p值可按经验公式计算如 下： p K s K 系数，对于自由镦粗 K 1.5~1.7；局部镦粗 K 1.6 ~ 1.9；模膛内成形K 2.0 ~ 2.3.
定义为 摩擦角： tan
平辊坯料初始咬入的受力 P：辊轮给予坯料的正压力 T：辊轮给予坯料的摩擦力 ：咬入角
稳定咬入条件：
坯料任意位置上的咬入角；
对应位置的摩擦系数；
实现稳定咬入的条件： tan 对平辊，辊轮对坯料的合力作用好点在 咬入弧中间，而此位置的咬入角为 2 ； 变形区的摩擦系数（不包含初始咬入摩 擦系数）是定值，即变形过程中的摩擦 角是定值 实现稳定咬入的条件：
辊锻成形和常规拔长工艺的区别？
按用途分类
制坯辊锻：作为长轴类模锻前的制坯工序 ， 沿长度方向进行体积分配。 成形辊锻：坯料的成形大部分工序在辊 锻模中进行。 开式型槽：横向流动约束较小，坯料容易 发生展宽，同时工件的精度不高。 闭式型槽：不易发生展宽，工件精度高。
辊 锻 的 分 类
按型槽分类
按成形温度分类
发生公转；凹模内的坯料由液
压缸推动做轴向移动。 摆碾成形时一种连续局部 塑形变形，工件最终累积成 形的工艺。
成形特点：
省力；
适合薄盘类零件的成形；
通常需要制坯，否则产生蘑菇头； 摆头中心线与压机中心线不重合； 坯料上、下接触面上的压力分布不一样
摆碾镦粗髙径比1 高径比0.1 线1为凸模轴向力，线2为凹模轴向应力
第六章 旋转成形
ξ 6.1摆碾成形
ξ 6.2旋压成形
ξ 6.3辊锻成形
ξ 6.4其它旋转成形
6.1 摆碾成形
ξ 6.1.1摆碾工艺特点及适用范围
ξ 6.1.2 摆碾成形工艺参数及力能参数选
择
ξ 6.1.3摆碾模具设计
§6.1.1 摆碾工艺特点及适用范围
工艺原理
凸模1沿自身发生自传（母 线与坯料接触），同时沿OA轴
（2）压下量一定，增大辊轮的辊径；
（3）辊径一定时，减小压下量； （4）将坯料的头部压扁； （5）采用辊锻件结构特点，采用中间咬入。
辊锻成形关键问题二：前滑和后滑
辊锻时金属分流面的位置是否在辊轮连线的中心线上？
3区：粘滞区 2区：前滑区 4区：后滑区
斜锤头锻造金属流动
辊锻成形关键问题三：展宽
如何控制展宽？
摆头电机功率的计算
P 127.5 10 式中： P 摆头电机功率 (kW )； F 设备的实际吨位 (kN )； n 摆头实际转数 (r / min) ；
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Fn
2s Ds cos (1 ) Dtg
1
摆角( )
D 工件最后直径 (m m)； s 工件每转进给量 (m m/ r )；
对称楔横轧轧件上的摩擦力和扭矩
轧件所受的剪切力=
扭矩 剪切屈服强度 剪切模量
楔横轧是横轧技术的一种应用
齿轮横轧，主要径向变形 ，轴向几乎不变形
螺纹的横轧，其中一个轧 辊可上下移动
2、斜轧
即轧辊的轴线不平行，有交叉，轧件的轴向在交叉线的中心上。
最典型的应用是生产钢球。
斜轧运动主视图和俯视图，α 为轧件轴向和轧辊轴向夹角
劈开旋压
三维非轴对称旋压
旋压成形的零件最主要的轴对称空心零件，也可 以成形非对称零件或非空心零件。
旋压成形的特点：
1）旋压加工的零部件金属纤维走向与产品外形相适应，保持了纤维
的完整性与连续性，因此旋压产品具有良好的机械性能；
2）成形过程中旋轮不仅对旋压的金属有压延作用，而且还有整平作 用，因此旋压产品具有较高尺寸精度和表面光洁度； 3）旋压成形过程旋轮与坯料之间的接触面积很小，近似点接触，因 此所需总变形力较小，可大大降低功率和能耗； 4）旋压通常可实现无废料或少废料成形，因此具有明显的节材节能 效果； 5）旋压成形是一种连续静载加压过程，不产生冲击，振动噪声大为 减弱，有利于改善劳动环境和实现清洁化生产。
连杆的实际锻件和辊锻模（辊轮）的尺寸差别
实际锻件：前壁的斜度大 于模具的斜度；前壁的高 度大于相邻后壁的高度。
塑性体和刚体的啮合运动对尺寸的影响
连杆前端大头入模过程运动分析 0线为辊轮刚接触毛坯线，4线为完成辊锻最终线。
CGF区域尽管受前几条线的切割，由于左侧金属受压流动填充 ，不会造成塌陷。
塑性体和刚体的啮合运动对尺寸的影响
前滑的尺寸的影响——前壁斜度
模具相应前壁未张开，前滑 对前壁斜度的影响
1、模具本身的斜度；
此时，前滑区域锻件底部
2、叠加由塑性——刚体啮
合运动造成的斜度； 3、再叠加前滑造成的斜度
自由流动，上端受模具限
制，进一步加大斜度。
前滑的尺寸的影响——后壁尺寸
长型槽约束
短型槽约束
由于前滑，且模壁 AB 完全张 开，锻件无约束作用，可自 由流动，使得锻件后壁相比 模具后壁向前移动了一段距 离。
传动部分总效率。
该式适用于接触面积小 于1 / 4圆的情况， 是粗略计算电机功率的 一种方法
§6.1.3 摆碾成形模具设计
设计有锥角的凹模
§6.2 旋压成形
定义：旋压是利用旋压工具对旋转坯料施加压力,使之产生 连续的局部塑性变形而成形所需零件的塑性加工方法。 摆碾成形的区别:
旋轮发生沿径向进给；
简单横轧的示意图
M P Pb
b a
根据图中所给参数及关系，进一步推到：
Z 2 d d 1 D
楔横轧成形缺陷——轧件扭转变形
典型楔横轧成形过程主、侧视图 1——轧辊；2——轧件
K点，辊轮的线速度=轧件的线速度； BK段，辊轮的线速度>轧件的线速度； KA段，辊轮的线速度<轧件的线速度； 导致摩擦力及扭转产生。
2
2
实现初始咬入并稳定咬入的条件：
2
咬入角大小设计依据是摩擦系数，从设计手册里查：
（1）先确定是辊锻温度； （2）确定选用的润滑剂；
（3）判断辊锻的材质
（4）最后在相应表格中查找摩擦系数。
强化咬入的方式？
强化咬入的方法： （1）增大摩擦系数，如辊轮上刻痕；
（1）正旋已变形区受拉应力，旋压件贴膜性好，成形精度高；但是若减薄率
太大，已变形区会受到较大的扭矩，从而发生扭曲；
（2）正旋压未变形区无约束，不易产生鼓形； 减小鼓形措施:
减小旋轮成形角。
（3）正旋压更容易成形带底和凸凹筋的旋压件；
（4）正旋压受芯模限制，旋压件长度受限制。
内 旋 压
滚 珠 旋 压
蘑Байду номын сангаас头
应用：
凸模母线也可以是 弧线或台阶式
§6.1.2工艺参数和力能参数确定
1.主要工艺参数
（1）摆角γ 摆角小，载荷和扭 矩小； 摆角大，偏载大。 一般取γ<3°
（2）进给量s
接触面积率 = 接触面积 坯料总面积
λ=0.2～0.23，
s 0.45 2 Rtg 式中：
面积接触率；
与辊锻的区别:
楔横轧两个辊轮旋转方向相同；
楔横轧成形过程中，轧件的轴线与轧辊的轴向平行；
楔横轧主要成形轴类零件（或锻坯）； 楔横轧主要发生径向压缩，轴向伸长的变形。
楔横轧各种轴类轧件
楔横轧旋转条件——轧件可以稳定旋转
D：轧辊的直径； d: 轧件的直径； Z：压下量； T：轧件所受摩擦力； P：轧辊给予轧件的压力； a：摩擦力之间的垂直距离； b:压力之间的垂直距离； 力偶距满足： MT M P 由于 T P MT =Ta
轧辊的转速Va可分解 = 沿轧件轴向的速度Vc + 垂直由于轧件的速度Vb Vc=Uc（轧辊上螺旋孔型的推动速度），最佳的速度匹配。
制坯辊锻：沿坯料长度方向分 配金属体积
成形辊锻：最后进行弯曲成形
a 为开式型槽辊锻 b 为闭式型槽辊锻
辊锻成形关键问题一：坯料的咬入
辊锻成形能否顺利进行必须保证：坯料初始能顺利咬入 +后续能稳定咬入。 坯料的初始咬入条件：
Tx P x
T P
P cos P sin
tan
（1）模具结构；
（2）压缩比；
（3）辊轮直径； （4）坯料宽度。
自由展宽
限制展宽
强迫展宽
辊锻成形关键问题四：辊锻件尺寸
将将锻件图纸尺寸映射所得到的模具尺寸，用这样的辊锻模具成形 出的实际锻件尺寸是不是就完全符合锻件图纸尺寸？ 实际上连杆是中间为凹球 形，两端大头对称。
前壁是逆着辊锻方向，由 小截面过渡到大截面的壁 。后壁相反。
旋轮可采用多旋轮； 旋压件主要为空心件； 旋压件形状由芯模决定。
旋压工艺的加工原理 1-芯棒、2-毛坯、3-尾顶、4-旋轮
按厚度是否有明显减薄分类：普通旋压和强力旋压
拉 深 旋 压
缩 口 旋 压
扩 口 旋 压
常见的普通旋压
强力旋压：分为剪切旋压和流动旋压。
剪切旋压
反旋流动旋压
正旋流动旋压
正、反旋特点：
由于前滑，且模壁 AB 不完全 张开，锻件下端无约束作用 ，上端约束，使得锻件后壁 沿高度方向的位移量不同。
§6.4 其它旋转成形
1、楔横轧成形: 两个带有楔形模具的轧辊 ，以相同的方向旋转并依靠 摩擦力带动圆形轧件旋转， 轧件在模具的作用下，轧制
成各种形状的台阶轴。
辊锻变形示意图 1——带楔形模具的轧辊 2——轧件 3——导板
连杆前端大头出模过程运动分析 4线为脱模初始线，依次通过4、5、6、7、8脱模
原来的水平线C’ B’，经过5线变形倾斜线C’’ B’’,导致前壁高 于后壁。而且由于6、7线右侧压下，使得前壁倾斜度增加。
塑性体和刚体的啮合运动对尺寸的影响
连杆后端大头入、出模过程运动分析
由于5、6、7线右侧压下，使得前壁倾斜度增加。这个前壁正 凹球的左侧部分，故使得凹球变为凹椭球。
§6.3 辊锻成形
辊锻成型技术: （ 1 ）机构运动：通过一对反向旋转 的模具使毛坯连续地产生局部塑形的变
形工艺；
（ 2 ）变形特点：坯料在辊锻成形中 ，高度方向上被压缩，被压缩的坯料除 一小部分金属横向流动外，大部分被沿
辊锻变形示意图
轴向流动。因此，变形的实质属于延伸
类变形。
最为常见的延伸变形工艺？
s 每转工件进给量（ mm / r）； R 工件的半径（ mm）；
摆角（）。
（3）转速n
越大生产效率越高。
2.摆辗力能参数的确定
摆辗力的计算
F Ac p 10 式中： F 摆辗力（kN）； A c 接触面积（m m2），Ac R 2； p 平均单位压力（ Mpa）。 p值可按经验公式计算如 下： p K s K 系数，对于自由镦粗 K 1.5~1.7；局部镦粗 K 1.6 ~ 1.9；模膛内成形K 2.0 ~ 2.3.
定义为 摩擦角： tan
平辊坯料初始咬入的受力 P：辊轮给予坯料的正压力 T：辊轮给予坯料的摩擦力 ：咬入角
稳定咬入条件：
坯料任意位置上的咬入角；
对应位置的摩擦系数；
实现稳定咬入的条件： tan 对平辊，辊轮对坯料的合力作用好点在 咬入弧中间，而此位置的咬入角为 2 ； 变形区的摩擦系数（不包含初始咬入摩 擦系数）是定值，即变形过程中的摩擦 角是定值 实现稳定咬入的条件：
辊锻成形和常规拔长工艺的区别？
按用途分类
制坯辊锻：作为长轴类模锻前的制坯工序 ， 沿长度方向进行体积分配。 成形辊锻：坯料的成形大部分工序在辊 锻模中进行。 开式型槽：横向流动约束较小，坯料容易 发生展宽，同时工件的精度不高。 闭式型槽：不易发生展宽，工件精度高。
辊 锻 的 分 类
按型槽分类
按成形温度分类
发生公转；凹模内的坯料由液
压缸推动做轴向移动。 摆碾成形时一种连续局部 塑形变形，工件最终累积成 形的工艺。
成形特点：
省力；
适合薄盘类零件的成形；
通常需要制坯，否则产生蘑菇头； 摆头中心线与压机中心线不重合； 坯料上、下接触面上的压力分布不一样
摆碾镦粗髙径比1 高径比0.1 线1为凸模轴向力，线2为凹模轴向应力
第六章 旋转成形
ξ 6.1摆碾成形
ξ 6.2旋压成形
ξ 6.3辊锻成形
ξ 6.4其它旋转成形
6.1 摆碾成形
ξ 6.1.1摆碾工艺特点及适用范围
ξ 6.1.2 摆碾成形工艺参数及力能参数选
择
ξ 6.1.3摆碾模具设计
§6.1.1 摆碾工艺特点及适用范围
工艺原理
凸模1沿自身发生自传（母 线与坯料接触），同时沿OA轴
（2）压下量一定，增大辊轮的辊径；
（3）辊径一定时，减小压下量； （4）将坯料的头部压扁； （5）采用辊锻件结构特点，采用中间咬入。
辊锻成形关键问题二：前滑和后滑
辊锻时金属分流面的位置是否在辊轮连线的中心线上？
3区：粘滞区 2区：前滑区 4区：后滑区
斜锤头锻造金属流动
辊锻成形关键问题三：展宽
如何控制展宽？