楔橫軋階梯軸模具設計工藝參數

楔橫軋階梯軸模具設計工藝參數主要有：斷面收縮率Ψ、成形角α和展寬角β。下面就每一參數的作用加以說明：

(1) 斷面收縮率Ψ(又稱斷面壓縮率)，是楔橫軋中一個基本工藝參數。

斷面收縮率Ψ為軋件前面積F₀減去軋后面積F₁與軋前面積之比，即

Ψ=(F₀-F₁)/F₀=(d₀²-d₁²)/d₀²=1-(d₁/d₀)² (1)

式中：d₀——軋件軋前直徑；

d₁——軋件軋后直徑。

楔橫軋一次的斷面收縮率Ψ一般應小于75%，否則容易產生軋件的不旋轉，螺旋縮頸甚至拉斷等問題。如果軸類件產品直徑相差很大。斷面收縮率Ψ大于75%，一般采用在同一軋輥模具上兩次楔入軋制，即每次楔入軋制的壓縮率小于75%，兩次總壓縮率大于75%的方法；在個別情況下，可采用局部堆積(毛坯直徑增大)軋制的方法使Ψ大于75%。

需要指出的是，斷面收縮率Ψ小于35%時，若工藝設計參數選擇不當，不但軋制尺寸精度不易保證，而且容易出現軋件中心疏松等缺陷。因為Ψ過小時，金屬只產生表面變形，軸向沒有或基本沒有變形，多余的金屬在模具問反復揉搓，中心產生拉應力與反復剪應力使中心破壞所致。對于小的斷面收縮率Ψ，為避免中心疏松應該選擇小的展寬角與大的成形角。

所以說，楔橫軋最有利的斷面收縮率為：Ψ=50%~65%。在這個范圍的斷面收縮率，可以選擇較大展寬角軋制。

(2) 成形角α是楔橫軋模具設計兩個最重要、最基本的工藝設計參數之一。

成形角α對軋件的旋轉條件、縮頸條件以及軋制壓力與力矩都有顯著的影響。一般情況下，α角越大β角越大、旋轉條件越差，容易產生縮頸，但中心疏松條件改善。

根據理論與實踐，成形角α大多在以下范圍內選擇：

18°≤α≤34° (2)

斷面收縮率Ψ不同時，成形角α應選擇不同的數值。理論與實踐告訴我們，一般情況下，曲越大，越容易產生縮頸和不旋轉問題，而不易發生中心疏松，故α應選擇較小值。

(3) 展寬角β與成形角α一樣，是楔橫軋模具設計中最重要、最基本工藝設計參數。

展寬角β對軋件的旋轉條件、疏松條件、縮頸條件以及軋制壓力與力矩都有顯著的影響。一般情況下，β角越大，旋轉條件越差，容易產生螺旋縮頸，軋制壓力與力矩增加，但中心疏松條件改善。

根據理論與實踐，展寬角大多在以下范圍內選擇：

4°≤β≤12° (3)

為了減少模具的長度，在模具設計時在允許的條件下應盡可能選取較大的β角。

斷面收縮率Ψ對展寬角β的影響比較復雜，一般情況是：當Ψ>70%時，應該選擇較小的β值，否則容易產生縮頸；當Ψ<35%時，也應該選擇較小的β值，否則容易產生疏松。

需要指出，對于塑性較差的材料，以及工藝上需要較低溫度軋制的碳鋼或低合金鋼，軋制較小直徑的軋件，由于溫降快，塑性較差時，在選擇展寬角時，應選擇較小數值。