楔横轧作为一种高效、节材、近净成形的轴类零件先进塑性加工技术，在现代制造业中应用广泛。为了规范和指导其工艺设计，我国于2017年发布了国家标准GB/T 33878-2017《钢质楔横轧件 工艺编制原则》。该标准系统性地规定了钢质楔横轧件工艺编制的基本要求、流程与核心考量，为各类楔横轧产品的稳定、高效生产提供了重要依据。

一、工艺编制的基本原则与通用要求

标准首先确立了工艺编制需遵循的通用原则：

1. 可行性原则：工艺方案必须基于零件的材料特性、形状尺寸、精度要求以及现有设备能力（如轧机规格、模具空间、轧制力与扭矩）进行综合评估，确保工艺切实可行。
2. 经济性原则：在保证质量的前提下，应追求最高的材料利用率、最低的能耗与模具损耗，并通过合理的工艺简化流程、提高生产效率。
3. 质量与稳定性原则：工艺设计的核心目标是保证轧件尺寸精度、形状完整性、表面质量以及内部组织性能的稳定性和一致性。需重点控制缺陷的产生，如中心疏松、扭转变形、表面螺旋痕等。
4. 标准化与规范化原则：鼓励采用标准化的工艺参数、模具结构和操作流程，以利于技术积累、质量控制和生产管理。

二、各类典型楔横轧件的工艺编制要点

尽管零件千变万化，但根据其几何特征，可归纳为以下几大类，其工艺编制各有侧重：

1. 阶梯轴类零件：

• 工艺核心：合理分配各阶梯的变形量。大直径差阶梯成形时，金属轴向流动剧烈，易产生中心缺陷。工艺上常采用“分段成形”或“双楔切入”等模具设计方案，控制每次轧制的断面收缩率（通常建议不超过75%），并保证足够的成形角与展宽角，使金属有序流动。

• 关键参数：各台阶的断面收缩率、成形角、展宽角及楔的衔接过渡曲线。

1. 锥形轴类零件：

• 工艺核心：实现平稳的直径连续变化。模具楔形面的斜度需与零件锥度良好匹配。工艺设计需精确计算锥形段的展宽长度，控制金属在斜面上的滑移，防止出现表面折叠或填充不饱满。对于大锥角零件，可能需采用特殊的曲面楔设计。

• 关键参数：楔的斜度（与锥度对应）、锥形段的展宽角、入口与出口的过渡圆角。

1. 球头或凹槽类零件：

• 工艺核心：实现径向局部聚料成形。这是楔横轧的难点之一。工艺上通常采用“劈楔”或“闭式成形”结构。需要精确计算聚料量，设计特殊的楔形模块来引导金属向径向聚集，同时要避免在球颈或槽根处产生过大的拉应力导致撕裂。

• 关键参数：聚料量、劈楔角度、精整段长度与形状。

1. 空心轴类零件（预制孔坯轧制）：

• 工艺核心：控制壁厚均匀性与内孔质量。与实心坯相比，空心坯轧制时金属流动规律不同，更易出现壁厚不均、内孔畸变甚至内壁折叠。工艺设计需选用合适的芯棒（固定或随动），优化楔形设计以平衡内外层金属的流动速度，并严格控制轧制温度，防止温降过快。

• 关键参数：坯料内孔尺寸与质量、芯棒类型与尺寸、模具的断面收缩率（需考虑壁厚变化）。

1. 复杂多台阶轴类零件：

• 工艺核心：工艺顺序与楔的布局规划。对于具有多个正反台阶、锥面、槽的复杂件，往往需要多个楔按特定顺序协同工作。工艺编制时需进行详细的“轧制过程模拟”（可通过专业软件或经验图表），确定最优的楔入顺序、衔接位置和精整区域，避免各变形区相互干扰，确保最终形状同时成形。

• 关键参数：楔的布局图、轧制过程相位关系、精整区统一规划。

三、工艺编制的一般流程

GB/T 33878-2017也隐含或明确了工艺编制的逻辑流程：

1. 零件图分析：明确材料、全部尺寸公差、形位公差、技术条件及批量要求。
2. 工艺性评估：判断零件是否适合楔横轧，确定主要成形难点（如上述分类中的核心问题）。
3. 毛坯设计：计算毛坯直径、长度，确定下料精度要求。对于阶梯轴，常采用“体积相等”原则；对于需要聚料的部位，需额外增加坯料局部体积。
4. 模具工艺参数设计：这是核心步骤，包括确定轧制方案（单件轧、成对轧、阶梯轧等）、选取模具类型（平板楔、弧形楔）、计算并分配各特征部位的断面收缩率、设计成形角、展宽角、楔顶高、过渡圆弧等所有模具几何参数。
5. 轧制参数确定：根据设备与材料，确定轧制温度、轧辊转速、送进速度等工艺参数。
6. 工艺验证与优化：通过试轧、检测，修正工艺参数，直至轧件合格。现代设计中，常优先采用有限元数值模拟进行虚拟验证与优化。
7. 编制工艺文件：将确定的工艺方案、参数、操作要点等形成规范的作业指导书。

GB/T 33878-2017为钢质楔横轧件的工艺编制提供了一个科学、系统的框架。成功的工艺源于对通用原则的遵循，并结合具体零件类型的特点进行针对性设计。随着数字化仿真技术的普及，标准中的原则与参数体系正与CAE工具深度结合，推动楔横轧工艺设计向更精准、更高效的方向发展。