CN102921847B - 一种筒形件的精密轧制成形方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种筒形件的精密轧制成形方法及装置，其方法包括以下步骤：S1，获得环形的毛坯，毛坯的外径等于筒形件的外径；S2，将环形的毛坯置于环形的驱动辊内，毛坯的外壁紧贴驱动辊的内壁；S3，将芯辊置于毛坯内，芯辊的直径小于毛坯的内径；S4，使驱动辊和毛坯一起绕毛坯的中轴线旋转，芯辊沿毛坯的径向作直线进给运动；S5，当毛坯轴向高度达到预定值时，芯辊停止进给，取出制得的筒形件；其装置包括驱动辊（1）、芯辊（2）、旋转驱动装置和直线驱动装置，所述驱动辊（1）为环形，所述芯辊（2）为圆柱形。本发明通过连续局部塑性变形一次整体成形筒形件，具有显著的节能节材、降低生产成本、提高生产率和产品性能效果。

Description

一种筒形件的精密轧制成形方法及装置
技术领域
本发明涉及筒形件的轧制成形领域，更具体地说，涉及一种筒形件的精密轧制成形方法及装置。
背景技术
筒形件是工业中的关键基础零件之一，广泛应用于机械、汽车、火车、船舶、冶金、化工、能源、航空航天等工业领域。它不仅精度要求高，而且还要求有较高的服役性能和使用寿命，而满足这些要求的关键就在于筒形件的成形制造质量。目前，筒形件主要有两种成形制造方法。一是旋压成形，即用管坯直接旋压成形筒形件。然而这种方法只适用于成形薄壁筒形件，对于厚壁筒形件就无能为力了。二是先通过轧制成形小的筒形件，再把多个小筒形件焊接成大的筒形件。虽然这种方法可以制造厚壁大筒形件，但由于增加了焊接工序，费时费力，且焊接极大地降低了筒形件的服役性能和使用寿命，不能满足高性能筒形件的使用要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种筒形件的精密轧制成形方法及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种筒形件的精密轧制成形方法，包括以下步骤：
S1，获得环形的毛坯，毛坯的外径等于筒形件的外径；
S2，将环形的毛坯置于环形的驱动辊内，毛坯和驱动辊同心放置，毛坯的外壁紧贴驱动辊的内壁；
S3，将芯辊置于毛坯内，芯辊的直径小于毛坯的内径；
S4，使驱动辊和毛坯一起绕毛坯的中轴线旋转，芯辊沿毛坯的径向作直线进给运动，毛坯产生壁厚减小、内径扩大、外径不变、轴向伸长的连续局部塑性变形；
S5，当毛坯轴向高度达到预定值时，芯辊停止进给，取出制得的筒形件。
在上述的筒形件的精密轧制成形方法中，在所述步骤S1中，所述环形的毛坯通过镦粗、冲孔、冲连皮、平端面的方法制得。
在上述的筒形件的精密轧制成形方法中，在所述步骤S1中，所述毛坯的高度H0＝H/k，内径其中D为筒形件的外径，H为筒形件的高度，d为筒形件的内径，k为轧制比。
在上述的筒形件的精密轧制成形方法中，所述轧制比k=1.1～6。
在上述的筒形件的精密轧制成形方法中，在所述步骤S5中，通过挤出模具将制得的筒形件挤出。
本发明还提供了一种筒形件的精密轧制成形装置，包括驱动辊、芯辊、旋转驱动装置和直线驱动装置，所述驱动辊为环形，所述芯辊为圆柱形，所述芯辊插入所述驱动辊内，所述旋转驱动装置驱动所述驱动辊转动，所述直线驱动装置驱动所述芯辊沿径向作直线进给运动。
在上述的筒形件的精密轧制成形装置中，所述成形装置还包括将制得的筒形件挤出所述驱动辊的挤出模具。
实施本发明的筒形件的精密轧制成形方法及装置，具有以下有益效果：
（1），轧制成形的过程中，毛坯的外壁与驱动辊的内壁始终保持接触，因此毛坯的外径不会产生变化，制得的筒形件的外径也与毛坯的外径保持一致，筒形件的几何尺寸容易控制。
（2），通过连续局部塑性变形一次整体成形筒形件，具有显著的节能节材、降低生产成本、提高生产率和产品性能的效果。轧制成形的筒形件的表面质量好，几何精度高，而且获得了细密的晶粒组织和完整的金属流线，显著地改善了筒形件内部组织和力学性能，可使筒形件的性能和使用寿命得到大幅度的提高。
（3），由于本发明筒形件的精密轧制成形装置的结构简单，没有复杂的传动和定位结构，驱动辊在转动的过程中不会左右晃动，成形精度高，制得的筒形件质量好。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是筒形件截面示意图；
图2是用于制造筒形件的毛坯截面示意图；
图3a-图3d是筒形件的精密轧制成形装置的轧制过程示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明筒形件的精密轧制成形方法包括以下步骤：
S1，获得环形的毛坯3，毛坯3的外径D0等于筒形件5的外径D，筒形件5即为采用本发明方法制得的产品。如图1、图2所示，毛坯3的高度H0＝H/k，内径其中D为筒形件5的外径，H为筒形件5的高度，d为筒形件5的内径，k为轧制比，本实施例中的轧制比k=1.1～6。在本发明的一个优选的实施例中，筒形件5的外径D=50mm，d=34mm，H=60mm，选取轧制比k=3，因此环形毛坯3的外径D0=50mm，d0=17.09mm，H0=20mm。
S2，将环形的毛坯3置于环形的驱动辊1内，毛坯3和驱动辊1同心放置，毛坯3的外壁紧贴驱动辊1的内壁。驱动辊1的内径等于筒形件5外径D。
S3，将芯辊2置于毛坯3内，芯辊2的直径小于毛坯3的内径d0，保证芯辊2能够放入毛坯3。本实施例中芯辊2的直径至少比毛坯3的内径d0小6mm。
S4，如图3a-图3c所示，使驱动辊1和毛坯3一起绕毛坯3的中轴线旋转，芯辊2沿毛坯3的径向作直线进给运动，图3a中的n表示驱动辊1的旋转方向，v表示芯辊2的运动方向。芯辊2在进给的过程中与毛坯3接触并挤压毛坯3。为了进一步提高成形质量，驱动辊1和毛坯3一起匀速旋转，芯辊2作匀速直线运动。在芯辊2和驱动辊1的共同作用下，毛坯3产生壁厚减小、内径扩大、外径不变、轴向伸长的连续局部塑性变形。通过连续局部塑性变形一次整体成形筒形件5，具有显著的节能节材、降低生产成本、提高生产率效果。轧制成形的筒形件5的表面质量好，几何精度高，而且获得了细密的晶粒组织和完整的金属流线，显著地改善了筒形件5内部组织和力学性能，可使筒形件5的性能和使用寿命得到大幅度的提高。在轧制成形的过程中，毛坯3的外壁与驱动辊1的内壁始终保持接触，因此毛坯3的外径不会产生变化，制得的筒形件5的外径也与毛坯3的外径保持一致，筒形件5的几何尺寸容易控制。
S5，当毛坯3轴向高度达到筒形件5的高度H的预定值时，芯辊2停止进给，并往中轴线方向移动脱离毛坯3，驱动辊1也停止转动，取出制得的筒形件5。如图3d所示，在本实施例中通过挤压模具挤出制得的筒形件5。
如图3a-图3d所示，本发明还提供了一种筒形件的精密轧制成形装置，包括驱动辊1、芯辊2、旋转驱动装置和直线驱动装置。驱动辊1为环形，芯辊2为圆柱形，芯辊2插入驱动辊1内。成形筒形件5时，将环形的毛坯3放入驱动辊1内，毛坯3的外壁紧贴驱动辊1的内壁。旋转驱动装置驱动驱动辊1转动，毛坯3随驱动辊1一起转动，直线驱动装置驱动芯辊2沿径向作直线进给运动，芯辊2在移动的过程中与毛坯3的内壁接触并挤压毛坯3。在芯辊2和驱动辊1的共同作用下，毛坯3产生壁厚减小、内径扩大、外径不变、轴向伸长的连续局部塑性变形。本发明的成形装置通过连续局部塑性变形一次整体成形筒形件5，具有显著的节能节材、降低生产成本、提高生产率的效果。
本发明筒形件的精密轧制成形装置的结构简单，驱动辊1可以通过电机、马达等旋转驱动装置直接驱动。例如可以将驱动辊1固定在平台上，然后通过电机带动平台转动。由于成形装置的结构简单，没有复杂的传动和定位结构，驱动辊1在转动的过程中不会左右晃动，成形精度高，并且制得的筒形件质量好。可以理解的是，旋转驱动装置的驱动方式有多种，例如还可以通过转轴带动驱动辊1转动，本实施例中的平台只是一种优选的实施方式。
为了进一步方便将制得的筒形件5挤出，上述成形装置还包括挤出模具4，通过挤出模具4动作将筒形件5挤出，简单方便。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种筒形件的精密轧制成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，获得环形的毛坯，毛坯的外径等于筒形件的外径；
S2，将环形的毛坯置于环形的驱动辊内，毛坯和驱动辊同心放置，毛坯的外壁紧贴驱动辊的内壁；
S3，将芯辊置于毛坯内，芯辊的直径小于毛坯的内径；
S4，使驱动辊和毛坯一起绕毛坯的中轴线旋转，芯辊沿毛坯的径向作直线进给运动，毛坯产生壁厚减小、内径扩大、外径不变、轴向伸长的连续局部塑性变形；
S5，当毛坯轴向高度达到预定值时，芯辊停止进给，取出制得的筒形件；
在所述步骤S1中，所述毛坯的高度H0＝H/k，内径其中D为筒形件的外径，H为筒形件的高度，d为筒形件的内径，k为轧制比；所述轧制比k＝1.1～6。
2.根据权利要求1所述的筒形件的精密轧制成形方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述环形的毛坯通过镦粗、冲孔、冲连皮、平端面的方法制得。
3.根据权利要求1所述的筒形件的精密轧制成形方法，其特征在于，在所述步骤S5中，通过挤出模具将制得的筒形件挤出。
4.一种筒形件的精密轧制成形装置，其特征在于，包括驱动辊(1)、芯辊(2)、旋转驱动装置和直线驱动装置，所述驱动辊(1)为环形，所述芯辊(2)为圆柱形，所述芯辊(2)插入所述驱动辊(1)内，所述旋转驱动装置驱动所述驱动辊(1)转动，所述直线驱动装置驱动所述芯辊(2)沿径向作直线进给运动。
5.根据权利要求4所述的筒形件的精密轧制成形装置，其特征在于，所述成形装置还包括将制得的筒形件(5)挤出所述驱动辊(1)的挤出模具(4)。
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