CN102343413A

CN102343413A - 一种自由锻中台阶轴的锻造方法

Info

Publication number: CN102343413A
Application number: CN 201110205253
Authority: CN
Inventors: 张利; 徐元生; 史翔; 杨清林; 周伯荣
Original assignee: NANJING DEVELOP HEAVY FORGING CO Ltd
Current assignee: NANJING DEVELOP HEAVY FORGING CO Ltd
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2031-07-21
Also published as: CN102343413B

Abstract

本发明公开了一种自由锻中台阶轴的锻造方法，该方法在压肩前将毛坯锻造成正八边形的形状，然后计算各个台阶的材料体积，再将其换算成正八边形截面的材料长度，然后在对应的位置进行压肩。本发明在台阶轴锻压操作过程中，做压肩工艺之前，先将毛坯锻造成正八边形截面形状替代圆截面形状，有效解决了夹持困难问题，确保压肩位置正确，并且正八边形的形状接近圆形，后期滚圆加工也比较省料，提高了生产效率及产品质量，减少了次品、废品的发生率。

Description

一种自由锻中台阶轴的锻造方法

技术领域

本发明涉及的是一种台阶轴锻造方法，尤其涉及的是一种自由锻中台阶轴的锻造方法。

背景技术

多级台阶轴自由锻的传统方法是根据体积不变原则，选择合适的坯料，锻打成圆形截面，然后，依此圆形截面为依据，设计工艺。整个自由锻过程如下：

以圆形截面为依据，进行工艺设计、计算，确定分段位置；

在分段处进行压肩(压痕)处理；

对压肩处理过的圆坯料，逐段反复锻打、拔长，直至该段需要的直径；

对于已经锻打过的轴段，如果需要继续分段锻打，重复以上步骤；

锻打结束，切除料头。

可见，传统的台阶轴锻造过程中，都是选择圆坯料作为工艺设计和计算的依据。这种方法的缺点是：圆坯料夹持困难，操作不方便，以至经常出现压肩位置不准确的现象，造成压肩一侧材料不足，而另一侧材料过多情况，严重时会导致毛坯报废。

发明内容

发明目的：本发明提供了一种自由锻中台阶轴的锻造方法，在压肩前将毛坯锻造成正八边形的形状，然后计算各个台阶的材料体积，再将其换算成正八边形截面的材料长度，然后在对应的位置进行压肩。

技术方案：本发明包括以下步骤：

(1)读取台阶轴锻件的参数：各台阶的直径和长度，材料密度r，台阶轴从左向右依次的直径为D₁，D₂，…D_n、长度为L₁，L₂，…L_n；

(2)将坯料经过变形后锻打成截面为正八边形的柱体，正八边形截面的对边距离S等于台阶轴中的最大直径D_k，最大直径的台阶直径及长度为D_k，L_k；

(3)计算台阶轴锻件的两端切头的重量，最左端G_L，最右端切头重量G_R；

(4)以最大直径的台阶的两端为分界线，分别计算最大直径台阶的左端体积V_L、最大台阶体积V_k、右端体积V_R；

(5)当锻件为台阶截面为正八边形，正八边形的对边距离为最大直径的柱体时：

计算左端压肩的长度LP_L，最大直径台阶压肩的长度LP_k，右端压肩的长度LP_R，根据LP_L，LP_k和LP_R对锻件进行压肩；

(6)坯料的右端进行压肩后，拔长右端后锻打，锻打后右端的截面为正八边形，正八边形的对边距离S_R1等于右端台阶中的最大直径，即为D_k+1到D_n中的最大值；

(7)对坯料的右端的第一级台阶，即对k+1级台阶的锻造：

计算右端的第一级台阶的压肩长度LP_k+1，然后根据压肩长度LP_k+1进行压肩，判断D_k+1是否等于S_R1，如果相等转入步骤(8)；如果不相等，则拔长该台阶，锻造截面为正八边形的柱体，正八边形的对边距离等于D_k+1；

(8)求D_k+2到D_n中台阶直径最大值，D_k+2到D_n中的直径最大值和S_R2相等，计算第k+2级台阶的压肩长度LP_k+2，将k+2到n级的台阶拔长为对边距离为S_R2的正八边形截面的柱体，然后按照压肩长度LP_k+2进行压肩，

判断D_k+2是否等于S_R2，如果相等转入步骤(9)，如果不相等，则拔长该台阶，锻造截面为正八边形的柱体，正八边形的对边距离等于D_k+2；

(9)按照步骤(8)的方法，依次求S_R3，…，S_Rj，并依次计算压肩的长度

j＝3，…，j＝n-k+1，将右端台阶全部拔出后，依次将右端各台阶滚圆；

(10)对左端台阶按照上述步骤进行压肩、拔出和滚圆。

所述步骤(1)中，如果直径最大值为D_n将锻件进行掉头处理，即将直径和长度进行对调：D₁与D_n互换、L₁与L_n互换，D₂与D_n-1互换、L₂与L_n-1互换，…，依次类推。

所述步骤(3)中，所述G_L＝1.8D₁ ³，G_R＝1.8D_n ³。

所述步骤(4)中，所述

V_{L} = \frac{G_{L}}{r} + \frac{π}{4} Σ_{i = 1}^{k - 1} ({D_{i}}^{2} L_{i}),

V_{k} = \frac{π}{4} {D_{k}}^{2} L_{k},

V_{R} = \frac{G_{R}}{r} + \frac{π}{4} Σ_{i = k + 1}^{n} ({D_{i}}^{2} L_{i}) .

所述步骤(5)中，所述

所述步骤(7)中，所述

所述步骤(8)中，所述

有益效果：本发明相比现有技术具有以下优点：本发明在台阶轴锻压操作过程中，做压肩工艺之前，先将毛坯锻造成正八边形截面形状替代圆截面形状，有效解决了夹持困难问题，确保压肩位置正确，并且正八边形的形状接近圆形，后期滚圆加工也比较省料，提高了生产效率及产品质量，减少了次品、废品的发生率。

附图说明

图1是本发明锻造的台阶轴的结构示意图；

图2是本发明锻件整体压肩的结构示意图；

图3是本发明右端第一级压肩后的结构示意图；

图4是本发明右端第一级锻造后的结构示意图；

图5是本发明右端第二级压肩后的结构示意图；

图6是本发明右端第二级锻造后的结构示意图；

图7是本发明左端第一级压肩后的结构示意图；

图8是本发明的锻造流程图；

图9是右端台阶的锻造流程图；

图10是左端台阶的锻造流程图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图8所示，本实施例包括以下步骤：

(1)读取台阶轴锻件的参数：各台阶的直径和长度，材料密度r，台阶轴从左向右依次的直径为D₁，D₂，…D_n、长度为L₁，L₂，…L_n，如果直径最大值为D_n将锻件进行掉头处理，即将直径和长度进行对调：D₁与D_n互换、L₁与L_n互换，D₂与D_n-1互换、L₂与L_n-1互换，依次类推；

如图1所示，本实施例为四级台阶轴锻件，相关尺寸如下：

D₁＝215mm，L₁＝250mm，D₂＝315mm，L₂＝380mm，D₃＝235mm，L₃＝280mm，D₄＝198mm，L₄＝150mm，密度r＝0.00785克/mm³；

(2)将坯料经过变形后锻打成截面为正八边形的柱体，正八边形截面的对边距离S等于台阶轴中的最大直径D_k＝D₂＝315mm，最大直径的台阶直径及长度为D_k，L_k；

(3)计算台阶轴锻件的两端切头的重量，最左端G_L＝1.8D₁ ³＝17.9Kg，最右端切头重量G_R＝1.8D_n ³＝1.8D₄ ³＝14.0Kg；

(4)以最大直径的台阶的两端为分界线，分别计算最大直径台阶的左端体积V_L、最大台阶体积V_k、右端体积V_R：

V_{L} = \frac{G_{L}}{r} + \frac{π}{4} Σ_{i = 1}^{k - 1} ({D_{i}}^{2} L_{i}) = \frac{G_{L}}{r} + \frac{π}{4} \times {D_{1}}^{2} L_{1} = 11356512 {mm}^{3};

V_{k} = \frac{π}{4} {D_{k}}^{2} L_{k} = \frac{π}{4} {D_{2}}^{2} L_{2} = 29613830 {mm}^{3};

V_{R} = \frac{G_{R}}{r} + \frac{π}{4} Σ_{i = k + 1}^{n} ({D_{i}}^{2} L_{i}) = \frac{G_{R}}{r} + \frac{π}{4} \times ({D_{3}}^{2} L_{3} + {D_{4}}^{2} L_{4}) = 18546664 {mm}^{3};

(5)设定锻件为台阶截面为正八边形，正八边形的对边距离为最大直径的柱体：

计算左端压肩的长度LP_L，

计算最大直径台阶压肩的长度LP_k，

计算右端压肩的长度LP_R，

如图2所示，根据LP_L，LP_k和LP_R对锻件进行压肩；

(6)如图3和图4所示，坯料的右端进行压肩后，拔长右端后锻打，锻打后右端的截面为正八边形，正八边形的对边距离S_R1等于右端台阶中的最大直径，即为D_k+1到D_n中的最大值，本实施例为S_R1＝D₃＝235mm；

(7)如图5所示，对坯料的右端的第一级台阶，即对k+1级台阶的锻造：

计算右端的第一级台阶的压肩长度LP_k+1＝LP₃：

然后根据计算的压肩长度LP_k+1进行压肩，

判断D_k+1＝D₃是否等于S_R1，如果相等转入步骤(8)；如果不等，则拔长该台阶，锻造截面为正八边形的柱体，正八边形的对边距离等于D_k+1；

本实施例由于是从最大直径的台阶向右依次减小的台阶轴，所以D_k+1＝S_R1，可以直接进入下一步；在其他实施例中，如果下一级台阶的直径大于上一级台阶，即D_k+1和S_R1不相等，D_k+1小于S_R1，则需要把该较小的台阶先锻造出来。

(8)如图6和图9所示，求D_k+2到D_n中台阶直径最大值S_R2，由于本实施例只有四级台阶，现在右端仅剩一级台阶，D_k+2＝D₄，第k+2＝4级台阶的压肩长度LP_k+2＝LP₄，直接将右端部分拔长至直径尺寸D₄＝198mm即可。

在其他台阶数较多的实施例中，需要计算LP_k+2，

将k+2到n级的台阶拔长到对边距离为S_R2的正八边形截面的柱体，然后按照压肩长度为LP_k+2进行压肩，判断D_k+2是否等于S_R2，如果相等转入步骤(9)，如果不等，则拔长该台阶，锻造截面为正八边形的柱体，正八边形的对边距离等于D_k+2；

(9)按照步骤(8)的方法，依次求S_R3，…，S_Rj，并依次计算压肩的长度LP_k+j，j＝3，…，j＝n-k+1，将右端台阶全部拔出后，依次将右端各台阶滚圆；

(10)如图7和图10所示，对左端台阶按照上述步骤进行压肩、拔出和滚圆，本实施例左端台阶只有一级，将其按照计算的左端压肩长度进行压肩后直接拔长并滚圆至尺寸D₁＝215mm，L₁＝250mm。

Claims

1.一种自由锻中台阶轴的锻造方法，其特征在于，包括以下步骤：

(7)对坯料的右端的第一级台阶，即对k+1级台阶的锻造：

(10)对左端台阶按照上述步骤进行压肩、拔出和滚圆。

2.根据权利要求1所述的一种自由锻中台阶轴的锻造方法，其特征在于，所述步骤(1)中，如果直径最大值为D_n将锻件进行掉头处理，即将直径和长度进行对调：D₁与D_n互换、L₁与L_n互换，D₂与D_n-1互换、L₂与L_n-1互换，…，依次类推。

3.根据权利要求1所述的一种自由锻中台阶轴的锻造方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述G_L＝1.8D₁ ³，G_R＝1.8D_n ³。

4.根据权利要求1所述的一种自由锻中台阶轴的锻造方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述

V_{L} = \frac{G_{L}}{r} + \frac{π}{4} Σ_{i = 1}^{k - 1} ({D_{i}}^{2} L_{i}),

V_{k} = \frac{π}{4} {D_{k}}^{2} L_{k},

V_{R} = \frac{G_{R}}{r} + \frac{π}{4} Σ_{i = k + 1}^{n} ({D_{i}}^{2} L_{i}),

式中r为密度。

5.根据权利要求1所述的一种自由锻中台阶轴的锻造方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述

6.根据权利要求1所述的一种自由锻中台阶轴的锻造方法，其特征在于，所述步骤(7)中，所述

7.根据权利要求1所述的一种自由锻中台阶轴的锻造方法，其特征在于，所述步骤(8)中，所述