CN1005021B - 多点径向辗环工艺 - Google Patents

Abstract

一种用于成型较复杂断面形状的环形工件的多点径向辗环工艺。它利用环件径向尺寸扩大不多时相对刚度较大的特点，在环件外周多处进行径向环辗至断面成形。解决了在辗压比比较小的情况下。复杂或断面变形大的环形的成形问题。扩大了一般辗环（扩孔）机和环辗工艺的应用范围，提出了新型辗环机的设计工作原理，该工艺可广泛应用于履带式支重轮、托链轮等类产品的制造中。

Description

多点径向辗环工艺

本发明是一种用于成形较复杂断面形状的环形工件的辗环工艺。

公知的辗环工艺亦称扩孔，在辗压时，由于环形工件径向尺寸的增长速度远大于复杂或变形大的断面的成形速度，故在辗压比（即辗扩后锻件内径与辗扩前毛坯内径之比）比较小的情况下，来不及充满断面变形较大的型腔，环件的径向尺寸已扩大到限。因此，它只能适用于断面形状简单或辗压比大或经予锻已基本成形了的环形件。这就限制了环辗工艺的应用范围，对于加工象履带式车辆支重轮这样的产品，目前世界上广泛采用的是日本小松工艺（即如图5所示将两个锻钢毛坯6和7经加工后在中间焊接而成一体），该工艺的主要缺陷是原材料利用率低，工件内部金属纤维流向不良。此外，需采用焊接工艺，因而限制了工件整体强度的提高。

本发明的任务就是提供一种在辗压比比较小的情况下，把断面形状简单的毛坯直接辗扩出具有较复杂断面形状的环形工件的工艺方法。

本发明的特征就是利用环件径向尺寸变化不大时，环件壁厚较厚，相对刚度较大的特点，在环件外周多处径向施压，从而限制环形工件径向自由扩大，迫使环形工件表层金属发生较大的旨在充满型腔的横向流动，使断面较复杂的环形工件成形。从而扩大了辗环机和环辗工艺的应用范围，导致了一类产品（如履带式车辆支重轮等）的制造工艺和结构设计的变更，产生了显著的技术经济效益。

运用本发明之多点径向环辗工艺，可以大大优化履带式车辆支重轮等类产品的结构设计和生产工艺。由图6所示，可首先使用本发明的工艺方法辗扩出支重轮轮圈9和10，然后将加工好的轮圈9和10与一个无缝钢管制成的中心套8以过盈配合构成组装式结构的支重轮。它与目前世界上通行的日本小松工艺相比，具有下列明显的优点：

A、它可用两种不同材质组合成支重轮，实现内韧外硬，更好地适应支重轮的工作要求。

B、支重轮的材料一般为55SiMn，可焊性差，本工艺取消了焊接工艺，避开了这一不利因素，提高了它的整体强度。

C、改善了支重轮工作表面和内部的金属纤维流向，这不仅提高了工件表面的材质性能，而且增强了流线未端抗应力腐蚀的能力。

D、毛坯制造精度高，毛坯断面更接近成品的形状。这不仅减少了原材料的消耗，而且大大减少了机械加工费用。

本发明的特征将从下列实施例的附图中更清楚地说明。

图1.多点径向环辗工作原理图。

图2.沿图1中的A-A线的剖面图局部。

图3.环件在多处受到径向辗压时的变形图。

图4.先成形再扩孔两阶段过程原理图。

图5.采用日本小松工艺制作的双边支重轮结构图。

图6.采用本发明的工艺方法制作的组装式双边支重轮结构图。

图1所示的辗环工艺，是将加热温度适中的环形毛坯1套在芯辊4上，径向移动主辗压轮3或芯辊4，旋转的主辗压轮3与环坯1接触后，带动环坯1和芯辊4旋转，在压力p的持续作用下，环坯1的表层金属发生连续的变形，当环坯1的内外径稍有扩大后，环形工件1外表面就和从动的左辗压轮2及右辗压轮5先后接触，此后，在压力p的继续作用下，右辗压轮5和左辗压轮2上分别产生反作用力R1和R2，这样，p、R1和R2同时作用在旋转的环件1外表面上，形成了多点径向环辗，它限制了环件径向尺寸的自由扩大，迫使环件1的表层金属发生较大的旨在充满轮槽型腔的横向流动（如图2所示），此时，因环件内孔仍稍有扩大，在芯辊不动的辗环机上，环件内表面脱离与芯辊的接触，芯辊就不参与辗压。相对刚度足够的环件被视为塑-刚性体，受力表面的局部变形使得断面逐步成形。对于锻件壁厚较厚的环件，当环件表层金属完全充满型腔时，辗压过程便告结束。对薄壁环件，可将至此的环件成形过程作为第一阶段。第二阶段，把可动的左辗压轮移开至控制工件外径尺寸位置，再继续由主辗压轮3或芯辊4对工件施压，按通常的辗扩工艺方法将环件1辗薄并扩径至要求的尺寸（如图4所示）。图1和图4中，M是环辗工作力矩，F_i是接触处作用在工作表面上的摩擦力，N_i为图中各件的旋转方向。图3.表明了环件1在多处受到径向辗压时夸大了的变形状态。

利用本发明的辗环工艺方法，还可设计几种新型辗环机。该辗环机的各辗压轮2、3和5，如图1和图4所示，分别为同一母线的光滑旋转体，在辗压过程中，各辗压轮2、3和5的中心轴线与芯辊4、环件1的中心轴线相互平行。

Claims (4)

1、一种用于成形较复杂断面形状的环形工件辗环工艺，是将加热温度适中的环形毛坯1套在芯辊4上，径向移动主辗压轮3或芯辊4，旋转的主辗压轮3与环坯1接触后，带动环坯1和芯辊4旋转，在压力p的持续作用下，环坯1的表层金属发生连续的变形，其特征是当环坯1的内外径稍有扩大后，环形工件1外表面就和从动的左辗压轮2及右辗压轮5或更多的辗压轮先后接触，此后，继续施压，在环件1表面上形成了多点辗压，直至环件1的金属充满辗压轮的轮槽型腔，环件1的外形达到要求为止。

2、按照权项1所说的辗环工艺，其特征是对于断面形状复杂的薄壁环件进行辗压时，可将整个辗压过程分为两个阶段。第一阶段，左辗压轮2的位置靠近环形毛坯1，在环形工件1的径向尺寸稍有增大时，由主辗压轮3、左辗压轮2和右辗压轮5同时对环件1进行多点径向环辗至环件1断面基本成形;第二阶段，让左辗压轮2移至控制工件外径尺寸位置，再继续由主辗压轮3或芯辊4对环件1施压，将环件1辗薄并扩径至要求的尺寸。

3、按照权项1或2所说的辗环工艺，其特征是各辗压轮2、3、5分别为同一母线的光滑旋转体，在辗压过程中，辗压轮2、3和5的中心轴线与芯辊4、环件1的中心轴线相互平行。

4、按照权项1或2所说的辗环工艺，其特征是用该工艺生产履带式车辆各种支重轮、托链轮等类型产品时，可将支重轮等设计成由环辗成形的轮圈9和10与中心套8以过盈结合而成的组装式结构。

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