对称轴类件模具设计策略

将楔横轧模具的设计分为两类：对称轴类件（见图6-2-20a）的模具设计；非对称轴类件（见图6-2-20b）的模具设计。

这种对称轴类件的典型模具设计如图6-2-21所示，分为五个区段，每一区段的作用与设计计算说明如下：

1.楔入段（A—B）

图6-2-20 楔横轧轴类件

a）对称件 b）非对称件

图6-2-21 楔横轧典型模具的区段图

AB—楔入段 BC—楔入平整段 CD—展宽段 DE—精整段 EF—剪切段

楔入段模具孔型的楔尖高度，按阿基米德螺线，由零（模具基圆）增至楔顶高h处。

楔入段的作用是实现轧件的咬入与旋转，并将轧件压成由浅入深的V形槽，其最深处为Δr=r₀-r₁。如图6-2-21中的Ⅰ—Ⅰ截面所示。

楔顶高h与Δr关系为：

h=Δr+δ

式中，δ为轧件外径至轧辊基圆的距离，其数值一般为：δ=0.5～2mm。

楔入段的长度L₁用式（6-2-8）进行计算

L₁=hcotαcotβ（6-2-8）

为了简化模具的设计与加工，常常让楔入段的成形角α与展宽角β等于展宽段的数值。

2.楔入平整段（B—C）

楔入平整段模具孔型形状保持不变，即此段的楔尖高h不变，展宽角β=0。

楔入平整段的作用是将轧件在整周上全部轧成深度为Δr的V形环槽，如图6-2-21所示的Ⅱ—Ⅱ截面。其目的为改善展宽段开始时的塑性变形。

楔入平整段的长度L₂用式（6-2-9）进行计算：

一般取L₂=0.6πd_K，保证在二辊楔横轧机上轧件滚动半圈以上。

实践证明，在模具设计中取消这一楔入平整段，对轧制过程的稳定与产品的质量均无多大影响。取消楔入平整段，不仅可以减少模具的长度，而且简化了机械加工。(www.xing528.com)

楔入平整段与展宽段交接处（见图6-2-21的c处），由于楔入平整段的展宽角β=0，而展宽段的展宽角β为某一角度，若不将模具在此交接处分开是很难加工的。

3.展宽段（C—D）

展宽段模具孔型的楔顶高度不变，但楔顶面与楔底的宽度由窄变宽。

展宽段是楔横轧模具完成变形的主要区段，轧件直径压缩，长度延伸这一主要变形是在这里完成的，轧件的这段的形状如（见图6-2-21）Ⅲ—Ⅲ截面所示。

楔横轧的主要工艺设计参数α与β，主要依据这一段的断面收缩率ψ等因素确定，模具的长度与轧辊的直径大小也主要受它的影响。

展宽段的长度L₃用下式进行计算：

式中 l₁——轧件轧后以d₁为直径部分的长度（见图6-2-21）。

4.精整段（D—E）

精整段模具孔型的楔顶高、楔的顶面与楔底的宽度都不变化，即展宽角β=0。

精整段的作用有两个：一是将轧件在整周上全部轧成所需的尺寸；二是将轧件的全部尺寸精度与表面粗糙度精整后，达到产品的最终要求。轧件在这段的形状如（见图6-2-21）的Ⅳ—Ⅳ截面所示。

精整段的长度L₄用式（6-2-11）进行计算：

一般取L₄=0.6πd_K，即保证在二辊楔横轧机上轧件滚动半圈以上。

当轧件完成精整并离开模具的瞬间，由于压力突然消失，两个轧辊的轴心线将突然靠拢，将给轧件表面留下轴向压痕。为此，需在精整段的最后部分，设计一个卸载段。

卸载段的形状如图6-2-22所示，从楔顶面开始按阿基米德螺线（ab）其半径由R₁变为R₂，R₁-R₂=δ此δ量为半径减小值，它应大于机座精整结束时的弹跳值。

图6-2-22 楔横轧模具的卸载段

AB—楔入段 BC—楔入平整段 CD—展宽段 DE—精整段 EF—卸载段

5.剪切段（E—F）

剪切段的作用是将轧好的轧件切断。既可以把切刀放在中间把轧件一切为二或更多件，也可以放在两头，切去多余的料头。因切刀的寿命低，切刀多单独做好再固定在模具上。剪切段都放在孔型的最后，与卸载段重合。

图6-2-23 拖拉机齿轮轴毛坯