一种可变角度楔横轧轧制模具

1.本发明属于楔横轧生产技术领域，具体涉及一种可变角度楔横轧轧制模具。


背景技术：

2.楔横轧是一种轴类零件成形的新型工艺，把轧件放入两个带楔形模的轧辊之间，轧辊以相同的方向旋转，坯料在轧辊楔面的作用下形成各种阶梯轴类零件，楔横轧变形包括径向压缩、轴向延伸，具有生产效率高，成本低等优点。
3.在现有的楔横轧技术中，楔横轧模具的两大主要工艺参数为成形角α、展宽角β。一般每一个单楔的成形角α、展宽角β为定值。楔入段是成形角α和展宽角β选定后自然形成。然而，楔入段形貌和辊式楔横轧的阿基米德螺旋线的形成完全依赖两个参数的搭配，楔的工艺参数不变且还需要兼顾楔入段和展宽段两部分的变形，对于成形质量尤其是芯部质量的控制参数的调整窗口有限。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种可变角度楔横轧轧制模具，其成形角和展宽角同时可变，轧制的零部件表面损伤得到有效改善，同时芯部开裂的可能性大大降低。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种可变角度楔横轧轧制模具，所述模具包括楔入段、展宽段和精整段，成形角沿楔入段至展宽段连续变化，同时展宽角沿楔入段至展宽段连续变化。
7.优选的，实现成形角和展宽角同时连续变化的结构是：楔入段和展宽段具有倾斜的侧成形面，侧成形面沿楔入段至展宽段的宽度连续变化，且楔入段的侧成形面的下成形边线以及展宽段的侧成形面的上、下两条成形边线为曲线。
8.优选的，成形角沿楔入段至展宽段逐渐增大或逐渐减小，展宽角沿楔入段至展宽段逐渐增大或逐渐减小。
9.优选的，
10.使成形角沿楔入段至展宽段逐渐减小，同时展宽角沿楔入段至展宽段逐渐增大的结构是：侧成形面沿楔入段至展宽段的宽度逐渐增大，且楔入段的侧成形面的下成形边线以及展宽段的侧成形面的上、下两条成形边线内凹；
11.使成形角沿楔入段至展宽段逐渐减小，同时展宽角沿楔入段至展宽段逐渐减小的结构是：侧成形面沿楔入段至展宽段的宽度逐渐增大，且楔入段的侧成形面的下成形边线以及展宽段的侧成形面的上、下两条成形边线外凸；
12.使成形角沿楔入段至展宽段逐渐增大，同时展宽角沿楔入段至展宽段逐渐增大的结构是：侧成形面沿楔入段至展宽段的宽度逐渐减小，且楔入段的侧成形面的下成形边线以及展宽段的侧成形面的上、下两条成形边线内凹；
13.使成形角沿楔入段至展宽段逐渐增大，同时展宽角沿楔入段至展宽段逐渐减小的结构是：侧成形面沿楔入段至展宽段的宽度逐渐减小，且楔入段的侧成形面的下成形边线
的侧成形面的下成形边线以及展宽段l2的侧成形面的上、下两条成形边线内凹，参见图2。图2示出了沿楔入段l1至展宽段l2方向成形角
ɑ
与展宽角β的变化。
31.实施例2：使成形角
ɑ
沿楔入段l1至展宽段l2逐渐减小，同时展宽角β沿楔入段l1至展宽段逐渐减小的结构是：侧成形面沿楔入段l1至展宽段l2的宽度逐渐增大，且楔入段l1的侧成形面的下成形边线以及展宽段l2的侧成形面的上、下两条成形边线外凸，参见图3。图3示出了沿楔入段l1至展宽段l2方向成形角
ɑ
与展宽角β的变化。
32.实施例3：使成形角
ɑ
沿楔入段l1至展宽段l2逐渐增大，同时展宽角β沿楔入段l1至展宽段l2逐渐增大的结构是：侧成形面沿楔入段l1至展宽段的宽度逐渐减小，且楔入段l1的侧成形面的下成形边线以及展宽段l2的侧成形面的上、下两条成形边线内凹，参见图4。图4示出了沿楔入段l1至展宽段l2方向成形角
ɑ
与展宽角β的变化。
33.实施例4：使成形角
ɑ
沿楔入段l1至展宽段逐渐增大，同时展宽角β沿楔入段l1至展宽段l2逐渐减小的结构是：侧成形面沿楔入段l1至展宽段l2的宽度逐渐减小，且楔入段l1的侧成形面的下成形边线以及展宽段l2的侧成形面的上、下两条成形边线外凸，参见图5。图5示出了沿楔入段l1至展宽段l2方向成形角
ɑ
与展宽角β的变化。
34.作为一个具体的实施例，成形角
ɑ
变化范围在20～45度，展宽角β变化范围在3～10度。成形角控制着刀具与工件接触面积的大小，在这些区域，相对较小的成形角可以增加接触面积，产生更局部化的塑性变形，同时斜楔给毛坯的轴向拉力小；而过大的成形角则可能导致材料颈缩或者断裂。过小的展宽角将导致径向压下量过小，同一位置拉压次数增加，这将可能导致更大的芯部压力；而当展宽角过大时，毛坯表面金属的展开将更加困难，使得毛坯芯部产生较大的拉力进而影响芯部质量。
35.作为一个具体的实施例，精整段l3的顶面由正成形面31和位于正成形面31左右两侧的侧成形面32组成，侧成形面32的上、下两条边线321、332平行且为直线，精整段l3的成形角
ɑ
固定。
36.作为一个具体的实施例，楔入段l1、展宽段l2、精整段l3的长度分别为85mm、225mm、55mm。模具的各区段长度不限上述，可根据实际需要进行调整。
37.传统的楔横轧轧制模具包括正成形面41和侧成形面42，侧成形面42的两条成形边线421、422均为平行直线，参见图6。本发明通过把传统模具上同一侧的侧成形面的两条成形边线由原来的平行关系变成异面关系进而实现可变
ɑ
角。通过把传统模具上侧成形面的左右两条斜平面展宽由原来直线展宽转化成曲线展宽(可以为凸也可以为凹)，以此实现可变β角。通过使用具有可变的成形角
ɑ
，展宽角β的楔横轧模具，根据旋转条件和芯部质量控制要求，可改善轧件表面损伤，且大大降低轧件芯部开裂的可能性。选取可变β角(侧成形面的成形边线内凹)相比较传统模具，节省模具辊面，降低成本。该模具可应用于辊式、板式等结构。
38.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种可变角度楔横轧轧制模具，所述模具包括楔入段、展宽段和精整段，其特征在于：成形角沿楔入段至展宽段连续变化，同时展宽角沿楔入段至展宽段连续变化。2.如权利要求1所述的一种可变角度楔横轧轧制模具，其特征在于：实现成形角和展宽角同时连续变化的结构是：楔入段和展宽段具有倾斜的侧成型面，侧成形面沿楔入段至展宽段的宽度连续变化，且楔入段的侧成形面的下成形边线以及展宽段的侧成形面的上、下两条成形边线为曲线。3.如权利要求2所述的一种可变角度楔横轧轧制模具，其特征在于：成形角沿楔入段至展宽段逐渐增大或逐渐减小，展宽角沿楔入段至展宽段逐渐增大或逐渐减小。4.如权利要求3所述的一种可变角度楔横轧轧制模具，其特征在于：使成形角沿楔入段至展宽段逐渐减小，同时展宽角沿楔入段至展宽段逐渐增大的结构是：侧成形面沿楔入段至展宽段的宽度逐渐增大，且楔入段的侧成形面的下成形边线以及展宽段的侧成形面的上、下两条成形边线内凹；使成形角沿楔入段至展宽段逐渐减小，同时展宽角沿楔入段至展宽段逐渐减小的结构是：侧成形面沿楔入段至展宽段的宽度逐渐增大，且楔入段的侧成形面的下成形边线以及展宽段的侧成形面的上、下两条成形边线外凸；使成形角沿楔入段至展宽段逐渐增大，同时展宽角沿楔入段至展宽段逐渐增大的结构是：侧成形面沿楔入段至展宽段的宽度逐渐减小，且楔入段的侧成形面的下成形边线以及展宽段的侧成形面的上、下两条成形边线内凹；使成形角沿楔入段至展宽段逐渐增大，同时展宽角沿楔入段至展宽段逐渐减小的结构是：侧成形面沿楔入段至展宽段的宽度逐渐减小，且楔入段的侧成形面的下成形边线以及展宽段的侧成形面的上、下两条成形边线外凸。5.如权利要求1所述的一种可变角度楔横轧轧制模具，其特征在于：成形角变化范围在20～45度，展宽角变化范围在3～10度。6.如权利要求1所述的一种可变角度楔横轧轧制模具，其特征在于：精整段侧成形面的上、下两条边线为直线且平行。7.如权利要求1所述的一种可变角度楔横轧轧制模具，其特征在于：楔入段、展宽段、精整段的长度分别为85mm、225mm、55mm。

技术总结
本发明公开了一种可变角度楔横轧轧制模具，所述模具包括楔入段、展宽段和精整段，成形角沿楔入段至展宽段连续变化，同时展宽角沿楔入段至展宽段连续变化。本发明提供的一种可变角度楔横轧轧制模具，其成形角和展宽角同时可变，由其轧制的轧件表面损伤得到有效改善，同时轧件芯部开裂的可能性大大降低。时轧件芯部开裂的可能性大大降低。时轧件芯部开裂的可能性大大降低。


技术研发人员：彭文飞 黄明辉 邵熠羽 李贺 林龙飞
受保护的技术使用者：宁波大学
技术研发日：2022.08.17
技术公布日：2023/2/2