本書由我國零件斜軋成形技術領域的著名專家——胡正寰院士帶領其團隊撰寫而成，詳細介紹了零件斜軋成形技術原理、變形機理、模具設計、模具的數控加工、軋制設備以及軋制工藝調整等內容。本書內容翔實、技術先進，是行業內技術人員不可多得的參考書籍。 本書適宜從事零件斜軋成形以及零件軋製成形的技術人員參考。
基本介紹
- 書名：零件斜軋成形技術
- 作者：胡正寰 王寶雨
- 出版日期：2014年10月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：7122162362
- 外文名：Technology of Skew Rolling
- 出版社：化學工業出版社
- 頁數：225頁
- 開本：16
基本介紹,內容簡介,作者簡介,圖書目錄,序言,
基本介紹
內容簡介
《零件斜軋成形技術》適宜從事零件斜軋成形以及零件軋製成形的技術人員參考。
作者簡介
胡正寰，1934年出生，北京科技大學教授、博士生導師，中國工程院院士，我國軸類零件軋制技術主要開創人。
胡正寰院士領導的團隊已經在國內20多個省市自治區建成並投產260多條零件軋制生產線，同時，還有10多條生產線出口到美國等國；研製成功並投產零件500多種，累計生產量500多萬噸，經濟效益顯著。由於科技轉化工作突出，在1995年召開的全國科技大會上，胡正寰院士主持的零件軋製成形技術項目被評為“全國十大典型推廣項目”之一。
胡正寰院士先後獲得國家級有突出貢獻的中青年專家、全國“五一”勞動獎章、中國機械工程學會終身成就獎等。他主持的科技項目獲國家科技發明、國家科技進步獎等國家級獎4項。
胡正寰院士領導的團隊已經在國內20多個省市自治區建成並投產260多條零件軋制生產線，同時，還有10多條生產線出口到美國等國；研製成功並投產零件500多種，累計生產量500多萬噸，經濟效益顯著。由於科技轉化工作突出，在1995年召開的全國科技大會上，胡正寰院士主持的零件軋製成形技術項目被評為“全國十大典型推廣項目”之一。
胡正寰院士先後獲得國家級有突出貢獻的中青年專家、全國“五一”勞動獎章、中國機械工程學會終身成就獎等。他主持的科技項目獲國家科技發明、國家科技進步獎等國家級獎4項。
圖書目錄
第一章概論
第一節零件軋制的特點與分類
一、零件軋制技術的特點
二、零件軋制技術的分類
第二節軸類零件成形技術的比較
一、斜軋與機械成形技術的比較
二、斜軋與其它軋制方法的比較
第三節斜軋零件技術的發展與套用
一、國內外發展與套用簡況
二、北京科技大學的工作
第四節斜軋零件工藝流程與生產線布置
一、生產工藝流程
二、典型生產線布置
第二章軋制原理
第一節斜軋的運動原理
一、軋輥與軋件的圓周運動
二、斜軋迴轉體的運動原理
三、斜軋螺旋體的運動原理
第二節軋件的旋轉條件
一、橫軋的旋轉條件
二、斜軋的旋轉條件
第三節模具輥形曲面
一、模具與棒料空間位置
二、模具與軋件運動學分析
三、模具頂圓曲面方程
四、模具底圓輥形曲面方程
五、球類零件型腔曲面方程
第三章變形機理
第一節有限元模擬模型
一、有限元數值模擬的意義
二、有限元數值模擬模型
第二節軋件的應變場
一、橫截面上的應變分布
二、縱截面上的應變分布
三、橫截面上的等效應變特徵
四、縱截面上的等效應變特徵
第三節鋼球的變形特點
一、斜軋鋼球的運動幾何模型
二、軋制全過程的等效應變特徵
三、軋制過程的金屬流動
第四節軋件的應力場
一、橫截面上的應力分布
二、縱截面上的應力分布
第五節軋件心部疏鬆的機理
一、軋件心部缺陷研究概況
二、主應力與三坐標軸應力的數量關係
三、軋件心部疏鬆發生的原因
第四章模具設計
第一節模具特點與設計原則
一、模具特點
二、孔型設計原則
第二節模具參數的確定
一、模具基本參數的確定
二、經驗數據的選擇
第三節鋼球孔型設計方法
一、孔型凸棱單側變導程方法
二、孔型雙側同步變導程方法
三、孔型凸棱雙側不同步變導程方法
四、多頭螺旋孔型設計方法
第四節模具設計實例
一、鋼球模具設計實例
二、多台階件模具設計實例
第五章模具的數控加工
第一節模具坯料與加工方法
一、模具毛坯的製備
二、斜軋模具的加工
第二節模具數控加工誤差分析
一、模具孔型曲面加工方程
二、切削刃位於xoz面的數控加工誤差分析
三、切削刃偏置數控加工誤差分析
第三節數控編程與數控系統
一、數控編程的內容與步驟
二、數控編程方法
三、數控系統
第四節模具的數控加工
一、模具加工步驟及刀具選擇
二、模具的錐面加工
三、孔型的粗加工
四、孔型的精加工
五、棱高的加工
六、儲料槽的加工
第六章機械設備
第一節斜軋機的類型
一、穿孔式斜軋機
二、工具機式斜軋機
三、鉗式斜軋機
第二節軋制壓力與力矩
一、軋輥與軋件的接觸面積
二、接觸面上的單位壓力
三、軋制力的方向
四、軋制壓力與力矩的實驗
第三節工作機座的結構與設計
一、軋輥輥系
二、軸向調整機構
三、傾角調整機構
四、徑向調整機構
五、導板裝置
六、工作機架的結構
第四節預應力機座
一、預應力機座理論
二、預應力機座的幾點結論
第五節傳動系統的結構與設計
一、電動機與皮帶減速裝置
二、減速機與齒輪座
三、萬向聯接軸
四、相位調整機構
第七章工藝調整
第一節軋輥的徑向調整
一、軋輥的徑向位置的確定
二、徑向調整與軋件旋轉的關係
三、徑向調整與導板位置的關係
四、徑向調整對產品質量的影響
第二節軋輥的傾角調整
一、軋輥傾角的確定
二、傾角調整對產品質量的影響
三、傾角調整對軋制力與力矩的影響
第三節軋輥的相位調整
第四節軋輥的軸向調整
一、斜軋孔型軸向錯位的判斷
二、軋輥孔型軸向錯位與軸向力
第五節導板的調整
一、導板相互位置的確定
二、導板相對軋機中心線位置的確定
三、導板工作面寬度的確定
第六節其它調整
一、單孔型軋制的調整
二、軋輥的喇叭口調整
三、新軋輥調試要點
參考文獻
第一節零件軋制的特點與分類
一、零件軋制技術的特點
二、零件軋制技術的分類
第二節軸類零件成形技術的比較
一、斜軋與機械成形技術的比較
二、斜軋與其它軋制方法的比較
第三節斜軋零件技術的發展與套用
一、國內外發展與套用簡況
二、北京科技大學的工作
第四節斜軋零件工藝流程與生產線布置
一、生產工藝流程
二、典型生產線布置
第二章軋制原理
第一節斜軋的運動原理
一、軋輥與軋件的圓周運動
二、斜軋迴轉體的運動原理
三、斜軋螺旋體的運動原理
第二節軋件的旋轉條件
一、橫軋的旋轉條件
二、斜軋的旋轉條件
第三節模具輥形曲面
一、模具與棒料空間位置
二、模具與軋件運動學分析
三、模具頂圓曲面方程
四、模具底圓輥形曲面方程
五、球類零件型腔曲面方程
第三章變形機理
第一節有限元模擬模型
一、有限元數值模擬的意義
二、有限元數值模擬模型
第二節軋件的應變場
一、橫截面上的應變分布
二、縱截面上的應變分布
三、橫截面上的等效應變特徵
四、縱截面上的等效應變特徵
第三節鋼球的變形特點
一、斜軋鋼球的運動幾何模型
二、軋制全過程的等效應變特徵
三、軋制過程的金屬流動
第四節軋件的應力場
一、橫截面上的應力分布
二、縱截面上的應力分布
第五節軋件心部疏鬆的機理
一、軋件心部缺陷研究概況
二、主應力與三坐標軸應力的數量關係
三、軋件心部疏鬆發生的原因
第四章模具設計
第一節模具特點與設計原則
一、模具特點
二、孔型設計原則
第二節模具參數的確定
一、模具基本參數的確定
二、經驗數據的選擇
第三節鋼球孔型設計方法
一、孔型凸棱單側變導程方法
二、孔型雙側同步變導程方法
三、孔型凸棱雙側不同步變導程方法
四、多頭螺旋孔型設計方法
第四節模具設計實例
一、鋼球模具設計實例
二、多台階件模具設計實例
第五章模具的數控加工
第一節模具坯料與加工方法
一、模具毛坯的製備
二、斜軋模具的加工
第二節模具數控加工誤差分析
一、模具孔型曲面加工方程
二、切削刃位於xoz面的數控加工誤差分析
三、切削刃偏置數控加工誤差分析
第三節數控編程與數控系統
一、數控編程的內容與步驟
二、數控編程方法
三、數控系統
第四節模具的數控加工
一、模具加工步驟及刀具選擇
二、模具的錐面加工
三、孔型的粗加工
四、孔型的精加工
五、棱高的加工
六、儲料槽的加工
第六章機械設備
第一節斜軋機的類型
一、穿孔式斜軋機
二、工具機式斜軋機
三、鉗式斜軋機
第二節軋制壓力與力矩
一、軋輥與軋件的接觸面積
二、接觸面上的單位壓力
三、軋制力的方向
四、軋制壓力與力矩的實驗
第三節工作機座的結構與設計
一、軋輥輥系
二、軸向調整機構
三、傾角調整機構
四、徑向調整機構
五、導板裝置
六、工作機架的結構
第四節預應力機座
一、預應力機座理論
二、預應力機座的幾點結論
第五節傳動系統的結構與設計
一、電動機與皮帶減速裝置
二、減速機與齒輪座
三、萬向聯接軸
四、相位調整機構
第七章工藝調整
第一節軋輥的徑向調整
一、軋輥的徑向位置的確定
二、徑向調整與軋件旋轉的關係
三、徑向調整與導板位置的關係
四、徑向調整對產品質量的影響
第二節軋輥的傾角調整
一、軋輥傾角的確定
二、傾角調整對產品質量的影響
三、傾角調整對軋制力與力矩的影響
第三節軋輥的相位調整
第四節軋輥的軸向調整
一、斜軋孔型軸向錯位的判斷
二、軋輥孔型軸向錯位與軸向力
第五節導板的調整
一、導板相互位置的確定
二、導板相對軋機中心線位置的確定
三、導板工作面寬度的確定
第六節其它調整
一、單孔型軋制的調整
二、軋輥的喇叭口調整
三、新軋輥調試要點
參考文獻
序言
斜軋成形技術是一種迴轉體與螺旋形零件與製品成形新工藝、新技術。
斜軋零件與傳統的冶金軋制同屬迴轉成形即軋制範疇，但軋制的產品不同：冶金軋制主要生產長度方向上等截面的產品，如圓材、管材、板材等；斜軋零件主要生產長度上變截面的迴轉體、螺旋體產品，如鋼球、絲槓等，所以斜軋是冶金軋制的發展與延伸。
軋制的產品不同，則機器的傳動方式、模具（軋輥）的結構與形狀都不同，因此斜軋零件又被稱為特殊軋制。斜軋的零件是在迴轉中成形的，所以，人們又稱它為迴轉成形。
斜軋與工具機切削都屬零件成形範疇，但成形方式不同：斜軋是在模具作用下，實現金屬流動轉移，即塑性成形零件的；切削是在刀具作用下，去除多餘金屬而成形零件的。所以兩者相比較，前者節省材料。
斜軋與鍛造同屬塑性零件成形範疇，但成形方式不同：鍛造模具做往復運動，其特點為整體、斷續成形零件；斜軋模具做迴轉運動，其特點為局部、連續成形零件。
成形方式的不同，給兩種不同的工藝帶來顯著的差異，兩者比較，斜軋的優點如下。
① 工作載荷小由於是局部成形，載荷只有模鍛的幾十分之一，故設備小、模具壽命高。
② 產品尺寸精度高可實現零件的近淨成形，材料利用率提高10%以上。
③ 生產率高由於是連續迴轉成形零件，生產效率高3~10倍。
④ 產品質量好成形零件的金屬纖維沿零件外形連續分布，產品承載能力提高。
⑤ 工作環境好無衝擊、低噪聲、進出料容易實現自動化操作等。
斜軋的缺點如下。
① 通用性差一般只能成形迴轉體零件。
② 模具特殊並且複雜模具為變高度、變導程的螺旋形狀，所以至今只在形狀比較簡單的產品上得到廣泛套用。
③ 工藝調整要求高工藝調整因素多，掌握不好將影響產品的質量。
④ 零件長度受限制一般只能軋制長度小於200mm的零件。
綜上所述，斜軋一般適合批量大、形狀相對簡單、長度不長的迴轉體零件，鋼球、銅球、圓柱等是它的典型產品。但斜軋螺旋體零件的長度不受限制，可生產很長的零件，例如絲槓、錨桿等。
儘管斜軋零件成形技術在國外出現已半個多世紀，但由於技術等原因至今並未得到較廣泛套用。
北京科技大學胡正寰的團隊從1958年開始斜軋技術的研究與推廣工作，50多年來從未間斷，特別是近10年，這項技術在生產工藝、成套設備和模具設計與製造等方面均取得了突破性進展。因而在斜軋球磨鋼球、軸承鋼球、電鍍用磷銅球等領域得到廣泛的推廣套用。在國內10多個省市（包括台灣）共建設生產線100多條，並出口給美國、日本、俄羅斯、哈薩克斯坦、土耳其等國10多條生產線，取得了顯著的經濟效益。與此同時，胡正寰的團隊在斜軋成形形狀比較複雜的零件上也取得進展，例如帶螺旋的錨桿、由5個迴轉體組成的五金工具制坯件等產品均套用於生產。這說明我國的斜軋零件成形技術已達到國際先進水平，在某些方面處於國際領先水平。
由於零件斜軋成形技術具有高效、節材、清潔、低生產成本等優點，今後必將得到全面、快速的發展，其套用將更多、更廣，為此我們撰寫這本著作，目的是促進這項技術的發展與更廣泛的套用。
本書由胡正寰（第一章、第六章、第七章）、王寶雨（第二章中第三節、第五章）、劉晉平（第二章中第一節和第二節、第四章）、鄭振華（第三章）等人撰寫，全書由胡正寰定稿。另外，參與本書有關工作的還有李玉京、張康生、楊海波、顏世公、張巍、孫淑琳、張春生、常相和、楊翠苹等人以及康永強等多名博士與碩士。
斜軋成形技術是不斷發展的技術，現在對該技術中的一些理論與實際問題，仍在不斷研究中，所以本書涉及的內容中存在的認識不全面、不準確，甚至不妥之處，殷切希望讀者批評指正。
2014年1月
斜軋零件與傳統的冶金軋制同屬迴轉成形即軋制範疇，但軋制的產品不同：冶金軋制主要生產長度方向上等截面的產品，如圓材、管材、板材等；斜軋零件主要生產長度上變截面的迴轉體、螺旋體產品，如鋼球、絲槓等，所以斜軋是冶金軋制的發展與延伸。
軋制的產品不同，則機器的傳動方式、模具（軋輥）的結構與形狀都不同，因此斜軋零件又被稱為特殊軋制。斜軋的零件是在迴轉中成形的，所以，人們又稱它為迴轉成形。
斜軋與工具機切削都屬零件成形範疇，但成形方式不同：斜軋是在模具作用下，實現金屬流動轉移，即塑性成形零件的；切削是在刀具作用下，去除多餘金屬而成形零件的。所以兩者相比較，前者節省材料。
斜軋與鍛造同屬塑性零件成形範疇，但成形方式不同：鍛造模具做往復運動，其特點為整體、斷續成形零件；斜軋模具做迴轉運動，其特點為局部、連續成形零件。
成形方式的不同，給兩種不同的工藝帶來顯著的差異，兩者比較，斜軋的優點如下。
① 工作載荷小由於是局部成形，載荷只有模鍛的幾十分之一，故設備小、模具壽命高。
② 產品尺寸精度高可實現零件的近淨成形，材料利用率提高10%以上。
③ 生產率高由於是連續迴轉成形零件，生產效率高3~10倍。
④ 產品質量好成形零件的金屬纖維沿零件外形連續分布，產品承載能力提高。
⑤ 工作環境好無衝擊、低噪聲、進出料容易實現自動化操作等。
斜軋的缺點如下。
① 通用性差一般只能成形迴轉體零件。
② 模具特殊並且複雜模具為變高度、變導程的螺旋形狀，所以至今只在形狀比較簡單的產品上得到廣泛套用。
③ 工藝調整要求高工藝調整因素多，掌握不好將影響產品的質量。
④ 零件長度受限制一般只能軋制長度小於200mm的零件。
綜上所述，斜軋一般適合批量大、形狀相對簡單、長度不長的迴轉體零件，鋼球、銅球、圓柱等是它的典型產品。但斜軋螺旋體零件的長度不受限制，可生產很長的零件，例如絲槓、錨桿等。
儘管斜軋零件成形技術在國外出現已半個多世紀，但由於技術等原因至今並未得到較廣泛套用。
北京科技大學胡正寰的團隊從1958年開始斜軋技術的研究與推廣工作，50多年來從未間斷，特別是近10年，這項技術在生產工藝、成套設備和模具設計與製造等方面均取得了突破性進展。因而在斜軋球磨鋼球、軸承鋼球、電鍍用磷銅球等領域得到廣泛的推廣套用。在國內10多個省市（包括台灣）共建設生產線100多條，並出口給美國、日本、俄羅斯、哈薩克斯坦、土耳其等國10多條生產線，取得了顯著的經濟效益。與此同時，胡正寰的團隊在斜軋成形形狀比較複雜的零件上也取得進展，例如帶螺旋的錨桿、由5個迴轉體組成的五金工具制坯件等產品均套用於生產。這說明我國的斜軋零件成形技術已達到國際先進水平，在某些方面處於國際領先水平。
由於零件斜軋成形技術具有高效、節材、清潔、低生產成本等優點，今後必將得到全面、快速的發展，其套用將更多、更廣，為此我們撰寫這本著作，目的是促進這項技術的發展與更廣泛的套用。
本書由胡正寰（第一章、第六章、第七章）、王寶雨（第二章中第三節、第五章）、劉晉平（第二章中第一節和第二節、第四章）、鄭振華（第三章）等人撰寫，全書由胡正寰定稿。另外，參與本書有關工作的還有李玉京、張康生、楊海波、顏世公、張巍、孫淑琳、張春生、常相和、楊翠苹等人以及康永強等多名博士與碩士。
斜軋成形技術是不斷發展的技術，現在對該技術中的一些理論與實際問題，仍在不斷研究中，所以本書涉及的內容中存在的認識不全面、不準確，甚至不妥之處，殷切希望讀者批評指正。
2014年1月
