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rotary forging
简介
利用一个绕中心迅速滚动的圆锥形上模(摆头)对金属毛坯端面局部加压，使其逐步成形的一种回转成形工艺。
20世纪20年代英国最早从事摆动辗压工艺的研究。但真正大量有成效的研究工作还是60年代中期在波兰和英国等国进行的。苏、日、美和中国在摆动辗压工艺及设备的研究上也获得很大成就。
摆动辗压适于加工各种盘类、环类、法兰类以及带法兰的长轴类回转体锻件。如齿轮坯、法兰盘、汽车半轴及推力轴承套圈等。此外，摆动辗压还可以实现圆头、平面、扩孔等铆接工序——摆动铆接，也可以粉末冶金烧结体为预制坯摆辗成形各种致密度很高的金属制品——粉末摆辗。
摆动辗压按其辗压温度不同可分为热摆动辗压、冷摆动辗压和温摆动辗压3种。热摆动辗压省力，辗压效率高，但模具由于受热时间长而寿命短。冷辗压锻件精度高，工序简单，模具寿命长并可提高锻件力学性能，但辗压力较大。温辗压介于冷热辗压之间，兼备两者之优点。
工作原理 在摆动辗压时，锥形上模(见图)的轴线OZ与机器主轴中心线OM相交成γ角(摆角)。当主轴旋转时，OZ轴绕OM轴旋转，于是上模产生摆动。与此同时，滑块在油缸作用下上升，并对毛坯施压。上模母线在毛坯表面上迅速滚动，最后达到整体成形的目的。如果上模母线是一直线，则辗压后的锻件上表面为一平面，若母线为一曲线，则锻件上表面为一曲面。
摆动辗压原理图
1—上模 (摆头); 2—毛坯; 3—滑块; 4—油缸
由于摆动辗压是局部接触，顺序加压，接触面积和单位压力都比较小。工件成形时所需辗压力小。因此用小功率的摆动辗压机可以加工较大锻件。用摆动辗压工艺可以加工局部很薄的锻件，最薄的法兰可达0.5mm。但摆动辗压对设备的刚度和强度要求较高。
摆动辗压时的变形 摆动辗压时下模不断向上进给，使毛坯上表面沿螺旋面逐渐变形。主轴每转一周即上模摆动一次，下模 (即毛坯)沿轴向的进给量S称为工件进给量。实际上主轴每转一周毛坯被辗压的压下量ΔH应等于工件进给量S。压下量的上限应保证摆辗接触面积不致过大，否则辗压力明显增大;下限应由能保证毛坯厚度方向的均匀变形、中心部分不致变薄和拉裂以及必要的生产率等条件来确定。
摆动辗压时，整个被辗压表面可分为变形区和非变形区。变形区的金属受到压缩后大部分金属产生切向流动，少量金属沿径向流动。变形区与非变形区金属间的相互牵制和作用，使毛坯中心部位受到拉伸、变薄甚至开裂。
圆柱形的毛坯在辗压过程中，由于上模接触面积小，当压下量小时，塑性变形只局限在工件端面处而呈蘑菇状。此现象称为蘑菇效应。当毛坯高径比较大时，变形不能深入毛坯中部，这样将形成“滑轮状”或“双鼓形”。调整高径比和加大压下量，可改善这种变形不均匀现象。
环形件摆辗时，其外径随变形程度增加而加大。当变形程度小时，上端外径增加较快，锻件截面呈倒梯形。当变形程度适中时，上下端变形均匀，锻件截面呈矩形。再增大变形程度，则锻件底部外径增加较快，锻件截面呈平行四边形。
薄圆盘件辗压时，其变形比较均匀。但锻件中心呈拉应力状态，严重时会导致拉薄甚至于开裂。将锻件中心加厚或增大接触面积率，可改善或避免中心破坏。
接触面积率 摆辗时的接触面积是指任一辗压瞬间上模与工件接触的那部分曲面在水平面上的投影面积。圆锥形上模和毛坯的接触面呈扇形，工程上常采用接触面积率λ来计算。接触面积率λ是接触面积F同工件在水平面上的投影面积Fz的比值，即
R为辗压过程中工件的半径。R0≤R≤Rd，R0与Rd分别为毛坯和锻件半径。常用的计算λ的公式有波兰的马尔辛尼克 (Marciniak) 公式： λ=0.45×
摆动辗压工艺参数 摆角γ、摆头转动速度和工件送进量S等是摆辗主要工艺参数。
摆角的大小直接影响设备的吨位、生产率和锻件质量。一般γ在0°～10°内选取，但多数选γ为2°～3°。摆动铆接时取γ=5°。
摆头转速是上模(摆头)中心线绕机器中心线每分钟的转数，实际是上模每分钟摆动次数，所以也常称为上模摆动速度。摆头转速为30～800r/min，一般为200r/min左右。
工件送进量S常在0. 1～2mm范围内选取。初辗时S大，终辗时S小，以保持辗压力不变。
摆动辗压模具 分为开式模和闭式模两种。开式模生产的锻件有横向毛刺，需由切边压力机去除。闭式模生产的锻件无横向毛刺，只有很小的纵向毛刺，可在车床上去除。闭式模摆辗省材料，所以应用较广。
型槽形状和尺寸可按锻件图设计。但应注意：锻件形状比较复杂的部分应放在下模成形; 上模圆锥工作面的顶点必须与摆动中心相重合; 凡与回转轴线相垂直的面，都应设计成锥角为180°—2γ的圆锥面等。
摆动辗压机 摆动辗压设备为摆动辗压机，一般由机身、摆头、传动部分、滑块和油缸等5大部分组成。
由于摆辗时有偏心载荷作用，因此对机身的强度和刚度要求较高。
摆头是摆动辗压机特有的关键部件。它主要分为静压轴承式和滚动轴承式两种。前者传递载荷较大，寿命较长，摆角可调，但加工制造较难，它多用于冷辗或温辗。后者容易制造，动作可靠，但寿命较短，多用于热辗。
摆动辗压机按机身安装形式可分为立式和卧式两种; 按摆头运动轨迹可分为圆周运动轨迹和多叶玫瑰线型轨迹等多种。
立式摆动辗压机具有操作方便、受力较好等优点，它是最常见的一种摆辗机。卧式摆辗机不仅适用于薄的盘类锻件，也适用于半轴类锻件加工。