擺動(dòng)碾壓課件

擺動(dòng)碾壓概述擺動(dòng)輾壓，簡(jiǎn)稱(chēng)擺輾，也可以稱(chēng)為軸向軋制，是利用一個(gè)帶圓錐形的、可旋轉(zhuǎn)的上模對(duì)毛坯局部加壓，從而達(dá)到逐漸成形目的的一種塑性加工技術(shù)。擺輾屬于連續(xù)局部加載成形方法，近十幾年來(lái)受到了世界各國(guó)的重視，得到了迅速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。工作原理

擺動(dòng)輾壓，是利用一個(gè)帶圓錐形的上模對(duì)毛坯局部加壓，并繞中心連續(xù)滾動(dòng)的加工方法，如圖1所示。帶錐形的上模1的中心線(xiàn)OZ與機(jī)器主軸中心線(xiàn)OM相交成角（1°-3°），稱(chēng)為擺角。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，OZ繞OM旋轉(zhuǎn)，使上模產(chǎn)生擺動(dòng)。同時(shí)，滑塊3在油缸4作用下上升，對(duì)坯料2施壓。這樣，上模1就在毛坯2上連續(xù)不斷地滾動(dòng)，上模每旋轉(zhuǎn)一周，坯料將產(chǎn)生一個(gè)壓下量，最后達(dá)到整體成形的目的。

1－擺頭(上模)；2－坯料；3－滑塊；4－進(jìn)給油缸圖1擺動(dòng)輾壓工作原理(a)局部成形鐓粗(b)反擠(c)反擠和成形(d)正反擠聯(lián)合圖2擺動(dòng)輾壓各種餅類(lèi)鍛件

圖1中下部陰影部分為上模與坯料的接觸面積。如果圓錐上模母線(xiàn)是一直線(xiàn)，則輾壓出的工件上表面是一平面。如果圓錐上模母線(xiàn)是—曲線(xiàn)，則工件上表面為一形狀復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)曲面，從而鍛件的上表面可以獲得各種形狀，如圖2所示。下模與普通鍛造方法的下模形狀基本相同，為使上模形狀盡量簡(jiǎn)單，一般都將鍛件形狀復(fù)雜的一面放在下模內(nèi)成形。如輾壓帶齒形的傘齒輪時(shí)，都把帶齒形部分放在下模內(nèi)成形。優(yōu)缺點(diǎn)

擺輾是一種遞增鍛造過(guò)程，能夠迫使金屬充滿(mǎn)各個(gè)角落，制件尺寸形狀精度高，表面粗糙度低，能夠成形其它冷塑性加工難于成形的制件，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

省力。擺動(dòng)輾壓是以連續(xù)局部變形代替常規(guī)鍛造工藝的一次整體成形，因此鍛造同樣大小的工件，與普通鍛造相比，擺輾所需變形力小，即所用的設(shè)備噸位較小。

產(chǎn)品質(zhì)量高，節(jié)省材料。采用擺輾成形時(shí)工件精度高，表面粗糙度低?？梢约庸ね庑螐?fù)雜的零件，尤其適合一般鍛造方法難以加工的薄而形狀復(fù)雜的餅盤(pán)類(lèi)鍛件、帶桿的薄法蘭盤(pán)狀零件。法蘭越薄越顯示出擺動(dòng)輾壓加工工藝的優(yōu)越性。

勞動(dòng)環(huán)境好，勞動(dòng)強(qiáng)度低。擺動(dòng)輾壓時(shí)機(jī)器無(wú)噪聲，震動(dòng)小，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。

模具的設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單，制造容易，安裝方便，所以成本較低。擺輾時(shí)生成的飛邊可以通過(guò)沖裁切除。有些難以機(jī)加工的零件表面可以通過(guò)擺動(dòng)輾壓直接成形，不再進(jìn)行機(jī)加工或只進(jìn)行少許磨削等精加工即可將此零件裝配到車(chē)輛、機(jī)器或儀表上去。

設(shè)備投資少，制造周期短，見(jiàn)效快，占地面積小，基建費(fèi)用低。

當(dāng)然，擺輾也有其缺點(diǎn)：

加工范圍的局限性。擺輾工藝比較適合加工需要軸向變形的軸對(duì)稱(chēng)零件，特別是薄盤(pán)件、環(huán)件。不適合加工需要徑向變形的長(zhǎng)桿類(lèi)工件。

單工步，單模腔。擺輾的上模（錐體模）只有一個(gè)運(yùn)動(dòng)中心，而工件軸線(xiàn)必須通過(guò)這一運(yùn)動(dòng)中心才能保證獲得正確的工件外形輪廓。因而模具上只能放一個(gè)模腔，也就只能完成—個(gè)加工工步。

對(duì)制坯要求嚴(yán)格。由于擺輾是偏心加載經(jīng)多次累積變形的毛坯整體成形，毛坯受偏心載荷作用，故要求毛坯高徑比不宜過(guò)大，否則不但效率低，而且也易產(chǎn)生“蘑菇頭”形，造成折疊缺陷。對(duì)于變形量較大的工件往往需要預(yù)先制坯。

擺輾機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，機(jī)架剛度要求較高。該設(shè)備比一般壓力機(jī)多一套擺頭傳動(dòng)系統(tǒng)，所以結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。工作時(shí)，機(jī)架反復(fù)地受偏心載荷作用，所以其剛度要求較一般液壓機(jī)高。同時(shí)，對(duì)于滾珠軸承式擺頭，其軸承壽命也較低。

模具壽命較低。這是由于擺輾時(shí)，坯料在模具中的停留時(shí)間較長(zhǎng)，模具溫度升高，熱疲勞嚴(yán)重。擺輾模具

（1）模具特點(diǎn)擺輾模具經(jīng)常受到交變偏心載荷作用，且中心處應(yīng)力較大，與工件接觸時(shí)間長(zhǎng)，因此有如下特點(diǎn)：熱輾時(shí)模具中部受熱時(shí)間長(zhǎng)，溫升高，可超過(guò)模具材料的回火溫度，易被軟化和壓塌，使模具報(bào)廢；模具因受交變載荷作用，易產(chǎn)生疲勞破壞，特別是在凸臺(tái)處易發(fā)生熱疲勞而龜裂；熱輾時(shí)因多采用外部水冷，模具中心和表面溫差較大，于是可產(chǎn)生較大熱應(yīng)力而使模具產(chǎn)生裂紋和斷裂。

（2）模具材料

熱輾模具材料有5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8、3Cr2W8V、MA和D20金屬陶瓷材料及GHl35高溫合金。MA和D20材料制成的模具壽命可達(dá)1萬(wàn)-6萬(wàn)件。

冷輾模具材料主要有Cr12MoV、Crl2、9CrSi和W18Cr4V等。為提高冷輾模具壽命，鍛造模具時(shí)要把碳化物充分打碎，同時(shí)注意熱處理的質(zhì)量，這樣可大幅度地提高模具壽命。

（3）潤(rùn)滑與冷卻為了提高輾壓件的質(zhì)量和模具壽命，要對(duì)模具進(jìn)行潤(rùn)滑及冷卻。

熱輾時(shí)潤(rùn)滑劑多采用二硫化鉬、礦物油、食鹽水、膠體石墨水溶劑等。其中，膠體石墨水溶劑更適合熱輾，不僅在600℃左右有很好的潤(rùn)滑性能，而且對(duì)模具也有冷卻作用。

冷輾時(shí)多用皂化處理法來(lái)達(dá)到潤(rùn)滑目的。熱輾時(shí)為了不使模具退火、軟化，要進(jìn)行水冷。冷卻方法有內(nèi)冷和外冷兩種。模具內(nèi)冷時(shí)要求擺頭有防自轉(zhuǎn)裝置。外冷比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用較廣泛。擺輾機(jī)擺動(dòng)輾壓機(jī)的總體結(jié)構(gòu)與液壓機(jī)類(lèi)似，它是由擺頭及其傳動(dòng)系統(tǒng)、封閉的機(jī)架部件、液壓缸施力部件、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成。它和一般液壓機(jī)的不同之處就是多了一套擺頭部件。除擺頭外，其設(shè)計(jì)計(jì)算和一般液壓機(jī)基本相同。擺輾機(jī)按其機(jī)架主軸線(xiàn)安裝位置不同分為立式擺輾機(jī)和臥式擺輾機(jī)兩類(lèi)。立式擺輾機(jī)機(jī)架的主軸線(xiàn)與地面垂直，剛性好，適用于成形復(fù)雜零件，臥式擺輾機(jī)的機(jī)架主軸線(xiàn)與地面平行，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，但是剛性較差。擺碾機(jī)液壓機(jī)應(yīng)用

凡是具有一定塑性的金屬材料均可用于擺動(dòng)輾壓，如碳鋼、不銹鋼、軸承鋼、工具鋼、18CrMnTi、20CrNiMo、鋁、鉛、銅等材料。擺動(dòng)輾壓在鍛壓行業(yè)上