楔横轧制
楔横轧模具设计的基本原则
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。
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。
科技成果——楔横轧工艺及设备
科技成果——楔横轧工艺及设备成果简介
楔横轧工艺是一种阶梯轴类零件塑性成形的新工艺，属于现代先进制造技术范围。
两个装有楔形模块的轧辊，以相同方向旋转，带动圆形坯料向相反方向旋转，坯料在楔形模块的作用下，径向压缩，轴向延伸，被轧成所需形状的零件。
该项技术先后获得国家发明奖、国家经委新技术开发奖及冶金部等省部级奖项。
成熟程度和所需建设条件
技术成熟，已经协助企业建设生产线二十多条。
技术指标
通过楔横轧得到的零件毛坯产品内部金属晶粒细化，综合机械性能提高约20-30%。
楔横轧产品表面粗糙度可达12.5，尺寸精度可达±0.10mm。
市场分析和应用前景
批量大的轴类零件成形，如汽车零件，变速箱一轴、二轴及中间轴、后桥主动轴、转向蜗杆轴、双联齿轮坯、同步器锁销、直接杆及球销、半轴等。
拖拉机变速箱一、二、三、五轴、半轴等。
发动机各类凸轮轴。
减速机高速轴、中间轴、主轴等。
摩托车及自行车零件，齿轮轴、花键轴、连杆坯等。
其他还有五金工具制坯、油泵及齿轮泵中轴类零件、电机零件、纺织锭杆、挂浆机零件等。
社会经济效益分析
与常用的成型工艺（铸造、锻造和机械切削）相比，楔横轧工艺
有以下优点：生产率高（每分钟可生产6-20个），材料利用率高（达到90%以上），产品质量提高，改善劳动强度，无冲击少噪音。
将轧制毛坯用于后续工序，将大大缩短甚至可取消粗车工序。
合作方式合作开发、受托开发、技术转让。
浅析阶梯轴类零件楔横轧成形的变形特征
浅析阶梯轴类零件楔横轧成形的变形特征摘要建立楔横轧轧制阶梯轴的有限元模型,对楔横轧阶梯轴进行轧制过程的模拟仿真,分析了轧件在展宽段内应力场、应变场的分布情况和轧件变形过程中金属的受力和流动情况,为以后楔横轧理论研究和工艺发展提供了良好的基础。
关键词阶梯轴;楔横轧;分析0 引言楔横轧轧制是一种轴类零件成形新工艺、新技术,具有生产效率高、节材、降低模具成本等优点,是适合专业化、经济化、大批量生产轴类零件的有效工艺手段,其基本工作原理是具有多个楔形模具的轧辊同时对轧件进行径向压缩和轴向延伸的塑性成形。
随着楔横轧工艺技术的发展和广泛应用,急切需要掌握其变形规律,为工艺设汁和生产实际提供指导。
这就需要在物理模拟的基础上,应用有限元仿真对其变形过程进行定量的分析。
本文以阶梯轴类零件为例,应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对阶梯轴类零件的楔横轧成形过程进行仿真模拟,得到轧件的应力场和应变场的分布规律。
1 有限元模型的建立轴类零件楔横轧成形既有径向压缩和轴向延伸,又存在横向扩展,它不但存在材料非线性、几何非线性,而且其边界条件也很复杂。
在建立有限元模型时,只有充分考虑上述多种因素,才能得到成形过程比较真实的描述。
图1所示为阶梯轴类零件楔横轧成形数值模拟采用的有限元模型图[4],其主要工艺参数为:展宽角β=6°,成形角α=28°,轧辊直径D=610mm,坯料直径d。
=40mm,,断面收缩率。
由于轧辊的刚度过大,建模时忽略轧辊的变形,采用刚性壳单元( Shell 163)进行网格划分,轧辊的弹性模量E=210 GPa。
轧件材料为45号钢,假定材料为多段线形弹塑性材料模型,轧件采用八节点实体单元(Solid 164) 进行网格划分,轧件弹性模量E = 90 GPa,泊松比v =0.13,质量密度。
忽略导板存在。
轧件与上下模具采用自动的表面——表面接触模型,轧辊表面为目标面,轧件表面为接触面。
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。
楔横轧
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??楔横轧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。
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。
楔横轧技术的发展与展望
楔横轧技术的开展与展瞧用两个装在同向旋转的轧辊上的楔形模具，在楔形模具的楔形凸起的作用下带动轧件旋转，并使毛坯产生连续局部小变形，最终轧制成楔形孔型的各种台阶轴。
楔横轧的变形要紧是径向压缩，轴向延伸。
图1楔横轧原理图2楔横轧方式楔横轧工艺特点:1)具有高的生产效率:生产效率可达10件/分钟；2)材料利用率高:材料利用率可达90%以上；3〕模具寿命高:模具寿命是模锻工艺模具寿命的10倍以上；4〕产品质量好:产品精度可达钢质模锻件国家标准中的周密级，直径方向可达±±0.5mm。
楔横轧工艺要紧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。
它不仅能够代替粗车工艺来生产各种轴类另件、而且亦能够为各种模锻零件提供周密的模锻毛坯。
一般一种产品的经济规模批量应到达年产7万件以上.。
早在十九世纪，人们就开始探讨用楔横轧的方法生产轴类零件，然而由于当时技术的限制一直使此项工艺未能用于生产。
直到上世纪六十年代，随着捷克斯洛伐克在莱比锡国际博览会上的展出，才引起了世界各国科学工作者的广泛重视，从而使楔横轧技术成为世界上众所周知的轴类零件加工新工艺。
之后，英德日本以及前苏联等国相继对此技术进行开发研究，不仅从其变形机理，而且在工艺参数、装备上也进行了广泛的实验研究，取得了一定的成果，并不断运用于工业生产之中。
目前，国外用楔横轧工艺生产的轴类另件己达百种，其工艺装备也得到了长足开展我国从1963年起，国内几所大学及科研院所就开始进行了这方面的探讨与试验工作，直到上世纪七十年代初才获得了汽车球头销的楔横轧工艺的初步成功。
到八十年代未九十年代初，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进研究、使此项技术得到了不断开展，从而也使其越来越得到了工业企业的广泛重视。
目前，国内至少建立了几十条楔横轧生产线，用此工艺生产的零件也有近百种，如汽车齿轮箱中的一轴、二轴、中间轴，发动机中的凸轮轴等零件以及为连杆、汽车半轴提供周密锻坯等。
楔横轧机工作原理
楔横轧机工作原理
楔横轧机是一种常用的金属加工设备，主要用于对金属材料进行横向轧制。
它的工作原理是利用楔形结构和机械力对金属材料进行压制和变形，从而实现所需的加工效果。
楔横轧机的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：
1. 准备工作：首先需要将待加工的金属材料放置在楔横轧机的工作台上，并根据加工要求调整好机械参数，如轧辊间距、轧辊角度等。
2. 上辊压下：楔横轧机的上辊通过电机或液压系统提供的动力向下施加压力，将金属材料夹紧在上下两个轧辊之间。
3. 轧辊转动：当金属材料被夹紧后，楔横轧机的上、下两个轧辊开始旋转，产生相对运动。
轧辊的旋转速度和方向可以根据加工要求进行调整。
4. 材料变形：随着轧辊的旋转，金属材料在轧辊的作用下逐渐变形。
楔形结构的设计使得轧辊之间的间隙逐渐变小，从而实现对金属材料的压制和变形。
5. 连续轧制：楔横轧机通常具有连续轧制的特点，即金属材料在轧辊的作用下不断通过，实现连续的加工效果。
这种设计可以提高生产效率，减少工艺中的中间步骤。
6. 完成加工：当金属材料通过楔横轧机的轧制后，可以得到所需的加工效果，如减小材料截面、调整材料形状等。
根据加工要求，可能需要进行多次轧制，直到达到预期的加工效果为止。
总结起来，楔横轧机通过楔形结构和机械力对金属材料进行压制和变形，实现对金属材料的横向轧制加工。
其工作原理简单明了，通过上辊压下、轧辊转动和材料变形等步骤，将金属材料连续地通过楔横轧机，从而得到所需的加工效果。
楔横轧机在金属加工行业中有着广泛的应用，可以满足不同材料和加工要求的需要。
山东省莱芜市楔横轧厂简介.
山东省莱芜市楔横轧厂简介莱芜市楔横轧制厂始建于1987年，是我国最早建成的楔横轧轴类零件专业化工厂，技术水平居国内同行业领先地位,是山东省高新技术企业、专利明星企业。
现有职工600人,专兼职大专以上人员148人，高级技术人员43人，其中工程院院士1人。
占地面积40000m2，建筑面积18000m2，拥有固定资产2600万元，流动资产1800万元，资产负债率47%，银行资信等级AA级。
主要生产设备：H630、H800、H1000楔横轧轴类件生产线各2条，H1400楔横轧轴类件生产线1条，凸轮轴加工生产线1条，各种机加工设备40多台套，以及等温正火线1条，检测化验设备1套。
轧制生产的主要产品有轿车、重型汽车用齿轮轴、凸轮轴、油泵轴以及各种变速箱齿轮轴。
产品销往山东、辽宁、黑龙江、江西、安徽、上海等十几个省市和地区。
企业设有技术开发中心，技术人员123人，其中中级职称71人，高级职称20人。
主要研制开发了单缸、多缸发动机凸轮轴，变速箱齿轮轴、84式火箭弹喷管等产品，我厂与北京科技大学、上海内燃机研究所已建立了长期的合作关系，并先后与北科大研制了“楔横轧轴类毛坯”、“低温轧制高强度”、“楔横轧精密轧制工艺”以及自行研制的“楔横轧轴类件辊压式矫直机”、与上海内燃机研究所共同研制的“复合式中空凸轮轴”等项目，获得了国家发明专利和实用新型专利。
其中“复合式中空凸轮轴”被市政府评为优秀高新技术项目。
几年来，企业注重以科技为先导、以人才求发展，不断极大科技投入，集中力量进行新产品、新技术的研究开发及成果转化工作，先后荣获首届中国金榜技术与产品博览会金奖、农业部科技奖、星火计划奖、市科技进步奖等奖励。
企业有较强的技术开发能力，生产技术达到国内领先水平。
莱芜市楔横轧轴类件厂2003年3月。
楔横轧技术应用与缺陷分析
楔横轧技术应用与缺陷分析一,楔横轧工作原理：楔横轧工艺是一项少切削，无切削精密轧制技术，它以连续，局部小变形量的成型方式，在台阶轴和回转体轴类零件的制造方面取得了很好的市场效益和社会效益，具有生产效率高，节约材料，劳动条件好等优点，其工作原理为：将加热后的棒材送入两个同向旋转的带有楔形凸起的模具中间，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和轴向延伸，从而轧制成形各种阶梯轴类零件。
应用楔横轧技术可完成各种轴类零件轧制。
其中台阶形状为直角台阶，斜台阶，圆弧台阶和窄凹档台阶等。
既可以是单台阶也可以是组合台阶，轧辊每旋转一周生产两件或多件产品。
其技术工艺流程是：圆钢—棒料—中频感应加热—轧制—热精整校直—超声波探伤—等温正火—抛丸—冷校直—检验—毛坯入库。
二，楔横轧工艺优势:楔横轧与锻造都属零件成形工艺，但成形方式不同：锻造为断续整体成形；楔横轧为连续局部成形。
由于成形方式的不同，它具有显著的优点。
楔横轧既能生产轴类零件，也能给模锻工艺提供精度高的预制坯，为模锻进行高精度材料分配，实现轧锻结合，进行小飞边和无飞边的精密模锻，节约大量原材料。
楔横轧这种零件成形工艺以其连续，局部的成形方式，在阶梯轴和回转体轴类件的制造方面显示出特殊的优势：（1）生产效率高：楔横轧机轧制轴类零件的速度是每分钟6—10件。
（2）产品质量好：楔横轧产品由于金属纤维保持连续，内在组织晶粒细化，均匀，综合机械性能可以提高%20左右。
（3）节省原材料。
由于楔横轧成形轴类零件是精密轧制，加工余量小，单边加工余量1—1.5mm，并且非配合面可实现不加工，因此，材料的利用率较传统的锻造工艺高%10—%20.另外，楔横轧可为精密锻造提供毛坯。
且充分利用轧制产品余热进行等温正火热处理，节约大量电能。
（4）设备投资少，模具寿命长。
楔横轧是局部变形，工作载荷小，因此设备重量轻，体积小，投资省。
由于加工冲击小，模具服役时间长，一次使用寿命可达到10万件以上，容易实现自动化生产，适合大批量生产。
楔横轧机工作原理
楔横轧机工作原理
楔横轧机是一种用于金属加工的设备，主要用于压制金属坯料或条材，使其产生变形，从而得到所需的形状和尺寸。
其工作原理如下：
1. 装载材料：将需要加工的金属坯料或条材放置在楔横轧机的工作台上，通过卷料机或人工将其送入机器内部。
2. 定位夹紧：楔横轧机将金属材料定位并夹紧，以确保其在加工过程中的稳定性和精确度。
夹紧系统通常由多个液压缸或夹具组成。
3. 滚动过程：一旦金属材料被夹紧，楔横轧机的滚轮系统开始转动。
滚轮由辊轮和辊轴组成，其数量和布局取决于加工需求。
4. 变形处理：滚轮对金属材料施加较高的压力，使其产生塑性变形。
滚轮通过对金属材料的滚动和挤压，将其压制成所需的形状和尺寸。
5. 连续加工：一旦一组滚轮完成对金属材料的压制，其将自动移动到下一个位置，以便继续进行加工。
这个过程可以重复多次，直到金属材料达到所需的规格和形状。
6. 完成产品：经过楔横轧机的加工后，金属材料会被放置到适当的位置进行冷却处理或进行下一步的加工。
最终得到的产品通常具有高强度、精确度和表面质量。
楔横轧机技术参数
楔横轧机技术参数1. 引言楔横轧机是一种常用于金属加工和制造业中的设备，用于将金属材料进行塑性变形和加工。
本文将详细介绍楔横轧机的技术参数，包括其结构、工作原理、主要技术指标等。
2. 结构和工作原理楔横轧机主要由下面几个部分组成： - 机床：提供稳定的支撑和固定装置，使得整个设备能够正常运行。
- 轧辊：由一对或多对轧辊组成，用于对金属材料进行压制和塑性变形。
- 传动系统：驱动轧辊运动的系统，通常由电动机、齿轮传动和传动装置组成。
- 控制系统：用来控制设备运行的电气控制系统，包括启停按钮、速度调节器等。
楔横轧机的工作原理如下： 1. 将待加工的金属材料放置在轧辊之间，并通过传动系统启动设备。
2. 电动机带动齿轮传动装置转动，通过齿轮将转速传递给轧辊。
3. 轧辊开始旋转，将金属材料夹在两个轧辊之间。
4. 通过轧辊的旋转和压制，金属材料逐渐变形和改变其截面形状。
5. 当金属材料通过轧辊后，可以得到所需的形状和尺寸。
3. 技术参数楔横轧机的主要技术参数如下：3.1 型号和规格楔横轧机的型号和规格根据不同厂家和用户需求可能会有所不同。
常见的型号包括XKJ-400、XKJ-630等，规格一般以最大加工能力（如最大轧制直径）来表示。
3.2 加工能力•最大轧制直径：指楔横轧机能够处理的金属材料的最大直径。
一般情况下，该数值越大，表示设备具有更高的加工能力。
•最小轧制直径：指楔横轧机能够处理的金属材料的最小直径。
该数值越小，表示设备具有更高的加工精度和灵活性。
3.3 轧辊参数•轧辊直径：指楔横轧机轧辊的直径。
一般来说，较大的轧辊直径可以提供更高的加工能力和稳定性。
•轧辊长度：指楔横轧机轧辊的有效长度。
一般来说，较长的轧辊长度可以提供更大的加工范围和更高的生产效率。
3.4 传动系统参数•电动机功率：指驱动楔横轧机运行所需的电动机功率。
一般来说，功率越大，设备能够提供更大的加工能力。
•传动比：指传动系统中齿轮传动装置的转速比。
8月份楔横轧稿件金属加工
楔横轧工艺成形机理研究及常见质量问题一、前言楔横轧工艺是一项少切削或无切削加工的新技术，它是以连续、局部小变形量的成形方式，在台阶轴和回转体类零件的制造方面取得了很好的市场效益和社会效益，与传统的切削、锻造工艺相比，具有生产效率高、节约材料、劳动条件好等优点，被公认为是当今先进制造技术的组成部分。
其工作原理为：两个带楔形模具的轧辊，以相同的方向旋转并带动圆形轧件旋转，轧件在楔形孔型的作用下，轧制成各种形状的台阶轴类件。
楔横轧的变形主要是径向压缩轴向延伸。
图1 楔横轧成形原理楔横轧作为一种精密成形工艺，已广泛的运用于台阶轴类件的生产，但由于其成形机理较为复杂，这项工艺仍然存在一些常见的问题，如截齐曲线、螺旋压痕、形状精度、表面缺陷等，到目前为止，还很少有专门的文章来论述楔横轧工艺产生的缺陷问题。
但在实际生产中这些缺陷的存在常常使锻件质量难以保证、合格率下降，造成原材料的浪费。
本文从生产实践中提出问题，通过计算机模拟和部分实验相结合的方法，得出轧件直径尺寸变化对产生缺陷的影响规律，设计并检验得出实用的方法以解决这些缺陷，为今后的模具设计提供重要的参考依据。
二、楔横轧锻件图设计该零件轴对称形状不复杂，材料牌号20CrMoH，最大台阶直径和最小台阶直径尺寸相差很大，断面减缩率ψ超过了75%，采用在同一轧辊模具上两次楔入轧制方案，即每次楔入轧制的断面减缩率ψ小于75%，可以一次轧制成形方案。
锻件按整体单边余量2.5mm设计，允许未充满圆角小于R4，中间锯口余量4mm，采用直径φ130mm的料段进行对称轧制，对称力轧制轧件不会由于轴向力不等而串动及切向力不等而扭曲等不良现象。
三、变速箱轴楔横轧工艺流程及机床平面布置图：工艺流程：下料—中频感应加热—轧制—校正—锯切—清理—探伤—终检入库在轧制过程中，生产节拍控制是15S/件；出料口棒料温度控制1250℃，注意两根棒料端头粘结；生产中控制轧辊模具温度和冷却水水量大小。
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楔横轧机，是一种用于轧制金属材料的设备。
在材料的制造和加工中，楔横轧机具有重要的应用，可以用于轧制大量不同种类和形状的金属材料。
本文将对楔横轧机轧制工艺及典型机型应用进行分析研究。
一、楔横轧机轧制工艺楔横轧机的轧制工艺主要由以下几个步骤组成：1、材料准备。
对于需要轧制的金属材料，需要进行预处理，包括锯断、修边和清洗等操作。
2、热处理。
对于需要进行热轧的材料，需要进行热处理，确保其处于合适的温度和状态。
3、轧制过程。
将准备好的金属材料送入楔横轧机中，通过轧辊对其进行压路、拉伸和变形等处理，使其变成所需要的形状和尺寸。
4、修整整形。
在轧制后，需要对材料进行表面处理和完善形状，使其符合设计要求。
二、典型机型应用1、螺纹紧固件轧制。
螺纹紧固件广泛应用于航空、汽车、机械制造等行业，对其轧制质量要求非常高。
楔横轧机具有高精度和高效率的特点，在螺纹紧固件的轧制过程中表现出色。
2、铝合金轧制。
铝合金轻、强度高、耐腐蚀、导电性好等特点，使其成为航空航天、汽车制造等各行业的重要材料。
在铝合金的轧制过程中，需要对其进行多次轧制和调整，楔横轧机能够快速、高效地完成这些工作，有效提升生产效率。
3、不锈钢轧制。
不锈钢作为材料质量要求非常高的一种金属材料，广泛应用于航空、化工、石油、医疗器械等领域。
楔横轧机具有高精度和高稳定性的特点，在不锈钢的轧制过程中，能够保证轧制出高质量的不锈钢材料。
总结：楔横轧机作为一种重要的金属加工设备，具有高效率和高精度的特点，在金属材料加工中起到了重要的角色。
其应用范围广泛，能够满足不同行业和领域的金属材料制造需求。
楔横轧轧制有限元分析及无料头技术研究
楔横轧轧制有限元分析及无料头技术研究楔横轧轧制技术以其高效、节能的特点受到越来越多的关注。
结合有限元数值模拟技术，楔横轧工艺的基础理论得以深入研究，为消除轧件端部凹心指明了研究方向。
依据凹心产生机理，通过多种途径实现了小料头、无料头轧制，促进了楔横轧技术的应用与推广。
标签：楔横轧；有限元；数值模拟；无料头引言楔横轧作为一种非常适合阶梯轴和回转类零件生产的新工艺，是锻造与轧制两种变形方式的交叉融合，与传统切削、锻造成形相比具有高效、节材、低成本等优点，广泛应用于汽车、拖拉机、摩托车等轴类零件的生产。
但由于楔横轧属于复杂的三维非线性（几何非线性、材料非线性、边界条件非线性）塑性成形，成形机理复杂、影响因素较多，传统的试轧、物理实验、试验试错法无法得到变形过程中轧件的金属流动规律和应力应变分布情况，不能精确地对其进行设计，导致新产品开发周期长、成本高。
随着楔横轧技术的发展及应用，迫切需要了解变形过程中金属的流变规律、应力应变的分布规律、轧件表面质量强度及空心缺陷成因等，因此应用数值模拟对变形过程进行定量分析显得尤为重要。
近年来，随着有限元技术的不断发展，数值模拟在楔横轧成形过程中得到了越来越多的应用，通过有限元计算结果对轧制过程中金属流动、温度场、应力、应变等进行了详细分析，为轧件工艺制定及模具设计、制造提供了依据。
数值模拟的结果为楔横轧无料头技术的研究指明了方向。
料头是制约楔横轧技术进一步发展的关键因素，国内外的有关学者运用有限元数值模拟与轧制实验相结合的手段对无料头技术开展了一系列的研究，取得了一定的研究成果。
无料头轧制技术的发展对于创新楔横轧轧制工艺、完善轧制理论及降低生产成本具有重要的科学意义和工程应用价值。
1 楔横轧轧制成形过程分析楔横轧成型技术经过近几十年的发展，出现了辊式、弧形式及板式三种不同形式的楔横轧机，辊式楔横轧是生产中较为普遍采用的轧机形式。
楔横轧的主要特征是轧件在旋轉过程中局部、连续成形，辊式楔横轧的成形原理为：两个或三个带楔形模的轧辊，以相同的方向旋转，带动圆形坯料旋转，坯料在楔形的作用下发生径向压缩和轴向延伸，被轧制成与模具底部型槽形状完全一致的轴类零件。
楔横轧小百科
楔横轧小百科楔横轧：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。
定尺材：由产品标准规定的钢坯和成品钢材的特定长度。
（我们现在用的一般为6M定尺）倍尺材：按需方要求的单倍尺长度切成整数倍的长度。
及备尺长度=产品下料长度*N+锯口长度*（N-1）定额：单位产品或单位工作中人工、材料、机械和资金消耗量的规定额度。
（我们现在应用的定额，主要是指材料消耗的规定额度）成材率：成材率是指合格产品重量与投入原料重量的百分比。
其计算公式为：b=Q/G×100 式中b为成材率；Q为合格产品重量；G为投入原料重量。
合格率：合格率指的是在产品质量检测中，合格产品数占产品总数的百分比。
合格率的计算公式=合格产品数÷产品总数×100%正火：将钢件加热到上临界点(AC3或Acm)以上40~60℃或更高的温度（我们现在的温度一般在960℃），保温达到完全奥氏体化后，在空气中冷却的简便、经济的热处理工艺。
（正火主要是为了后期的粗加工和渗碳、淬火做准备）直线度：直线度误差是指实际直线对理想直线的变化量,反映了被测直线的不直程度。
硬度：固体材料对外界物体压陷、刻划等作用的局部抵抗能力，是衡量材料软硬程度的一个指标。
金相：指金属或合金的化学成分以及各种成分在合金内部的物理状态和化学状态。
金相组织是反映金属金相的具体形态，如马氏体，奥氏体，铁素体，珠光体等等。
广义的金相组织是指两种或两种以上的物质在微观状态下的混合状态以及相互作用状况。
（我们现在在实验过程中主要是铁素体和珠光体两种物质的检测）抛丸：抛丸也是一种机械方面的表面处理工艺的名称，类似于喷砂和喷丸。
其原理是用电机带动叶轮体旋转，靠离心力的作用，将直径在0.2～3.0的丸子(有铸丸、切丸、不锈钢丸等)抛向工件的表面，使工件的表面达到一定的粗造度，使工件变的美观，或着改变工件的焊接拉应力为压应力，提高工件的使用寿命。
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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）
平板式轧机
楔横轧设备介绍
<1>弧形式楔横轧机
2.各类楔横轧机的特点
优点:结构简单、重量轻、造价低，只需驱动一个轧辊，而不需 分速机构以及万向联轴器、相位调整机构等。 缺点:该机构具有无法加导向板、工艺调整困难、不易稳定致使 产品精度难以控制以及一支内弧形的楔形模具不易加工制造等严重缺 点，因此此种类型轧机应用较少。
式中：d0——轧件轧前直径； d1——轧件轧后直径）
楔横轧工艺
4.缺陷
（1）轧件内部产生疏松与空洞(曼内斯曼效应）如图（a） （2）端头凹心（轧件表面变形较大，中心变形较小） （3）轧件缩颈（拉应力大于材料的屈服应力，容易产生缩颈）如图（b） （4）弯曲 相位不同步，轧件便会出现U 形弯曲； 轧件旋入导板上的切刀槽内或刮蹭导板严重，会导致轧件扭曲、变形； 如模具的卸载段太短， 轧件在出模瞬间受力过大，也会导致轧件弯曲变形。 （5）表面产生螺旋痕（楔形面与楔顶圆过渡圆角R较小,料在流动过程中受阻，轧件 发生附加轴向变形，毛坯表面会出现螺旋状的压痕）如图（c） （6）深坑（导板间隙若调整不合适， 料在轧制过程中刮蹭导板， 轧件表面留下深坑 或者导板表面长时间未清理，有大量氧化皮和残渣积累，轧制时压入轧件垫伤表 面，会形成深坑）如图（d） 。
楔横轧模具
模具设计要点
• 轴向力平衡 模具作用到工件上的轴向力应平衡，确保工件不产生 左右窜动。对称轧制可实现轴向力平衡。非对称工件尽量两件一同 成形，可实现对称轧制并提高生产率。如无法实现对称轧制时应适 当设计模具使轴向力接近平衡。 满足旋转条件 工件旋转是实现楔横轧的必要条件。影响工件旋转 的有模具几何参数和模具与工件间的摩擦系数等因素。其中摩擦系 数的影响最大。增大摩擦有利于工件旋转，模具成形面粗糙化是使 工件旋转的最有效手段。 不产生拉缩 保证成形成过程中不因轴向力过大而使轧件出现拉缩 ，产生细颈。变形量过大，成形角α和楔展角β过大都使轴向力过 大，易于产生拉缩现象。
楔横轧设备介绍
双辊式楔横轧机
平板式楔横轧机
应用
楔横轧工艺主要适用于带旋转 体的轴类零件的生产而且常常用于 制坯工序，如汽车、拖拉机、摩托 车、内燃机等变速箱中的各种齿轮 轴、发动机中的凸轮轴、球头销等。
应用
铝合金零件 凸轮轴
发展与展望
进一步研究轧件在轧制过程中的受力模型以及金属在轴向 转移规律与工艺参数之间的关系，为多楔轧制以及偏心轧 制提供理论依据 楔横轧模具设计的CAD技术的应用 利用开发的楔横轧模具 设计的CAD软件,不仅使模具的设计变的简单，而且还可获 的三维图形，生成加工代码，可直接输入到数控加工中心， 进行模具的加工，这样可极大的提高设计和加工效率。 楔横轧工艺数值模拟与物理模拟利用有限元技术，对楔横 轧工艺可进行数值模拟以得到轧件内部的应力应变场信息， 不同工艺参数对应力应变场的影响。这对于认识楔横轧工 艺过程中材料的流动规律，优化模具参数设计提供了理论 依据和设计指导。
f.校直：对于楔横轧轴类件，尤其是细长的轴类件，在加热、轧制、
冷却以及正火处理中，免不了有弯曲变形，所以通常需要矫正工序。
楔横轧工艺
g. 产品锯切(检验)：将料头锯切掉，满足成品尺寸要求。在整个
生产过程中，每一道工序都需要检验，以判断是否合格，不合格 品是返工还是报废。
2.楔横轧特点
1) 高的生产效率:生产效率可达10件/分钟； 2)材料利用率高:材料利用率可达90%以上； 3）模具寿命高:模具寿命是模锻工艺模具寿命的10倍以上； 4）产品质量好:产品精度可达钢质模锻件国家标准中的精密级， 直径方向可达±0.3mm长度方向±0.5mm。
楔横轧制
Cross wedge rolling
Contents
定义(Definition）
楔横轧制工艺（Process of
cross wedge rolling ）
楔横轧模具（Wedge rolling mold ）
楔横轧设备介绍（Cross wedge rolling equipment）
视频
楔横轧工艺
1.楔横轧工艺流程
棒材锯切→加热→轧制→正火（空冷）（→机械加工） → 抛 丸→矫直→产品锯切
流程说明： a.棒材锯切：实际生产中主要有剪切和锯切两种下料方式，剪切下料优点
是生产率高、在断口处无材料损失，缺点是剪口截面质量差。故这种下料只 能用于产品两头需轧细并去掉料头的产品。用带式锯下料虽然有切口损失， 但由于切口质量好是楔横轧车间主要下料方式。
楔横轧模具
楔横轧工艺参数
AA→CC 楔入区
CC→DD 延展区
DD→EE 精整区 成形角α 楔展角β 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）
楔横轧模具
3. 楔横轧制模具设计
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 疏松条件。
楔横轧工艺
（7）折叠（模具安装时，上、下模具型腔未对齐，导致模具边棱形成剪刀 状，将料剪切起皮，随后辗压在轧件表面形成压皮。）如图（e）； （8）充不满（截齐曲线修磨未到位，模具便会将料排出，毛坯就会出现未 充满的现象）
图（a）
图（b）
图（c）
楔横轧工艺
图（d）
图（e）
防止缺陷的措施：
（1）稳定轧制：即指坯料与工具之间相对滑动最小, 不出现由于极限压缩程度选 择不当(偏大) 而使工件内部常出现疏松、孔腔、表面无螺旋纹。 （2）控制工艺参数（轧制次数、成形角α、楔展角β、断面收缩率Ψ、过渡圆角 R等) 成型极限分别与成形角α、展宽角β和圆角R的关系分别如下图所示：
楔横轧工艺
3.楔横轧工艺参数
AA→CC 楔入区 CC→DD 延展区 DD→EE 精整区
成形角α
楔展角β 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）
楔横轧工艺
3.楔横轧工艺参数
AA→CC 楔入区
CC→DD 延展区
DD→EE 精整区 成形角α 楔展角β 成型极限断面收缩率ψ： （ψ=1-(d1/d0)2
一般轧制温度为1000～1200℃。
d.正火：一般采用天然气无氧化正火炉或台车式电阻正火炉进行轴类
零件毛坯的正火处理。正火的主要目的是得到符合切削加工的硬度、 合适内部组织以及消除零件的内应力等。
e. 抛丸清理：轴类零件毛坯多采用抛丸清理。其主要目的一是清除
轧制、正火后轧件表面形成的氧化铁皮及其他缺陷（皱纹、毛刺等）， 减少在切削加工中刀具的磨损；二是显露轧件表面缺陷，为检查轧件 质量提供条件。
•
•
•
内部不产生疏松 轧制时易出现的曼乃斯曼效应即产生疏松应予 以重视。综合考虑工艺参数与变形参数的组合，可有效的防止出现 疏松。
楔横轧模具
模具的加工
模具的材料：5CrMnMo 5CrNiMo ZG55等 热处理要求：调质处理，硬度HRC34~37 模具寿命：一次修模20万次，可修2~3次 传统加工: 普通车床 :通过选择挂轮来获的所要求的螺距、 数控车床。 现代加工方法：二维设计→ 三维造型→生成加工 代码→数控加工中心（在楔横轧模具CAD/CAPP 集成化信息模型基础上完成模具加工）
楔横轧工艺
Ψb:由于断面收缩率过小， 在毛坯表面产生材料流动 缺陷的界限 Ψf：毛坯搜轴向拉力过大 而产生颈缩的界限 Ψl:毛坯与模具间的摩擦 力不足而不能旋转的界限 ψm：曼联内斯曼效应， 毛坯产生中心孔的界限
K：与毛坯材质有关的参 数，材质越好K越大
楔横轧工艺
过渡圆角R 与断面收缩率的关系
应用（Application）
什么是楔横轧？
在两个相同的作相向直线运动的平直楔形模或两个相同的作同向旋 转的圆弧形楔形模间横轧毛坯, 模具的楔压入到毛坯中去, 并使毛坯旋 转, 利用楔形模的倾斜侧边压缩和辗压金属, 使毛坯的直径减小, 长度增 大, 同时利用楔形模的平凸边来精整毛坯减径面的尺一寸和辗光其表面。