CN104226868B - 一种球阀阀体复合轧环成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种球阀阀体复合轧环成形方法，其特征在于包括如下步骤：1)环坯设计，根据锻件尺寸，计算环坯体积，设计轧比，确定环坯尺寸；2)孔型设计，结合复合轧环稳定变形条件和轧制设备结构要求，根据锻件和环坯尺寸，确定主轧辊、芯辊和副轧辊工作面形状尺寸；3)轧制成形，通过控制主轧辊进给速度和副轧辊工作位置，按表面横轧、轧环和整形三个阶段对环坯进行轧制成形。本发明具有能源和材料消耗低、生产效率高、生产成本低的技术经济优点。

Description

一种球阀阀体复合轧环成形方法

技术领域

本发明属于机械装备制造领域，具体涉及一种球阀阀体复合轧环成形方法。

背景技术

球阀是一种典型的阀类零件，广泛用于石油、化工、水利、电力等行业，是能源装备的关键零件，对装备安全可靠性至关重要。阀体是球阀的核心本体，其外表面为球面，带有圆形通孔，是一种具有球面轮廓的环类零件。球阀工作条件恶劣，质量要求高，阀体通常需要锻造成形来保障其机械性能。目前，球阀阀体通常采用传统自由锻工艺成形，在压机上先锻制环坯，再利用球形模具和芯轴，使环坯扩孔，并成形球面轮廓。该工艺过程中，需要反复加热锻造，能耗高、效率低、劳动强度大，而且成形精度和表面质量差，导致后续切削消耗大量工时和材料，生产成本高。少数采用轧环工艺成形球阀阀体，由于具有异形截面和小轧制比特点，轧环过程中轮廓充型与直径扩大不同步，当孔径达到时球面轮廓不能完整成形。因此，采用轧环工艺时，需要在压机上先锻制环坯、然后利用模具预成形表面形状，最后再轧环成形，工序多，操作复杂，同样造成大量能源和时间消耗。

发明内容

针对上述球阀阀体制造现状，本发明的目的在于提供一种球阀阀体复合轧环成形方法，利用表面横轧和轧环复合，合理设计工艺参数和控制轧制过程，使球阀阀体通过连续局部变形而一次成形，并获得完整的球面轮廓，从而有效减少能耗，提高生产效率，降低生产成本。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种球阀阀体复合轧环成形方法，其特征在于包括如下步骤：

1)环坯设计

环坯为矩形截面，其尺寸按如下步骤确定：

(1)确定环坯体积

首先按下式计算锻件体积

$V={\mathrm{\πBR}}_s^2-\mathrm{\π}\frac{B^3}{12}-{\mathrm{\πBr}}^2,$

其中，R_s、B、r分别为锻件的球面半径、高度和内孔半径；r＝1/2d(d为锻件的内孔直径)；

依据塑性变形体积不变原理，考虑环坯加热氧化烧损，取烧损系数α为3％～5％(即α为0.03～0.05)，确定环坯体积为V₀＝(1+α)V；

(2)确定轧比

轧比k是指环坯截面积与锻件截面积之比，即k＝s₀/s，

其中s₀为环坯截面积，s₀＝(R₀-r₀)B₀，式中R₀、B₀、r₀分别为环坯的外半径、高度和内孔半径；R₀＝1/2D₀(为D₀环坯的外直径)，r₀＝1/2d₀(为d₀环坯的外直径)；s为锻件截面积，

轧比反映了轧制变形程度和轧制效率，为使环坯获得充分变形细化组织，同时考虑轧制效率，k取1.2～3；

(3)确定环坯尺寸

由于采用闭式孔型，取环坯高度与锻件高度相等，即B₀＝B；

根据环坯体积、高度和轧比，确定环坯内半径

$r_0=\frac{V_0}{2\mathrm{\π}ks}-\frac{ks}{2B_0}$

则环坯外半径

$R_0=\frac{V_0}{2\mathrm{\π}ks}+\frac{ks}{2B_0}$

2)轧制孔型设计

本发明复合轧环过程包含表面横轧和普通轧环两阶段；表面横轧阶段，轧制孔型由主轧辊和两个副轧辊工作面组成；普通轧环阶段，轧制孔型是由主轧辊和芯辊工作面组成；主轧辊、芯辊和两个副轧辊工作面分别按如下设计：

(1)主轧辊工作面

主轧辊采用闭式结构，其工作面为球面；

主轧辊球面半径R_sm＝R_s

主轧辊工作面高度B_m＝B+(1～4)mm

为保证轧制过程稳定，主轧辊线速度v_m取(1.0～1.2)m/s，根据主轧辊线速度可确定其最大工作面半径

$R_{m2}=\frac{v_m}{2{\mathrm{\πn}}_m}$

其中，电机转速n，传动比η，主轧辊转速

【说明：η为变速箱的传动比，对于已给定的变速箱，η为定值，当变速箱未确定时，可以选择合适的传动比η，保证主轧辊线速度v_m在(1.0～1.2)m/s即可】

主轧辊最小工作面半径

$R_{m1}=R_{m2}-(R_{sm}-\sqrt{R_{sm}^2-\frac{B_m^2}{4}})$

通过在主轧辊上设计上下侧壁形成闭式孔型，为防止轧制过程中主轧辊和芯辊干涉，侧壁径向宽度不能大于锻件端面壁厚，即

$L_{mu}<\sqrt{R_s^2-\frac{B^2}{4}}-r$

取L_mu为主轧辊侧壁径向宽度；

主轧辊下侧壁宽度L_ml＝L_mu，主轧辊上、下侧壁高度B_mu＝B_ml＝(0.1～0.3)B；B_mu为主轧辊上侧壁高度，B_ml为下侧壁高度；

(2)芯辊工作面

芯辊工作面高度B_i＝B+(20～80)mm

为满足咬入和锻透条件，芯辊工作面半径R_i需满足

$R_i\&GreaterEqual;\frac{R_{m1}(R_0-r_0)}{17.5{\mathrm{\&beta;R}}_{m1}-(R_0-r_0)}$

其中，摩擦角β＝arctanμ，μ为摩擦系数；

(说明：μ为摩擦系数，可根据摩擦状态进行试验或查阅文献获取，对于钢的热轧摩擦系数在0.35左右)

考虑到环坯需套在芯辊上，芯辊半径R_i还需满足：

R_i≤r₀-10

在上料、下料以及轧制过程中，主轧辊和芯辊的中心距必须在设备极限闭合中心距范围内，因此主轧辊尺寸还需满足以前要求：

$R_{m1}+R_{sm}-\sqrt{R_{sm}^2-\frac{B_m^2}{4}}+L_{mu}+R_i+H_{max}<S_{max}$

R_m1+R_sm-r+R_i>S_min

其中，H_max为环坯最大壁厚和环件最大壁厚中的较大值，S_max为设备最大闭合中心距，S_min为设备最小闭合中心距；

(说明：若H_bmax表示环坯最大壁厚，H_rmax表示环件最大壁厚，则H_max表示H_bmax、H_rmax中的较大值)

(3)副轧辊工作面

副轧辊结构与主轧辊类似，其工作面也是球面，

副轧辊型腔球面半径R_sc＝R_s

副轧辊型腔高度B_c＝B_m+(1～4)mm

副轧辊最小工作面半径R_c1＝(0.3～0.7)R_m1

针对此类零件上下端壁厚小的特征，为有效抑制轧制过程轴向宽展，副轧辊型腔宽度设计比主轧辊稍大，副轧辊上下腔宽度可取L_cu＝L_cl＝(1.5～3)L_mu，副轧辊上、下侧壁高度取B_cu＝B_cl＝(0.1～0.3)B；

两个副轧辊分别布置于芯辊下方左右两侧，其圆心与芯辊圆心的连线与竖直线夹角θ₁和θ₂为50°～70°；轧制过程中，针对不同阶段变形特点，左、右副轧辊位置布置不同；表面横轧阶段，两个副轧辊对称布置于芯辊左右两侧，其角度θ₁、θ₂均为60°，有利于环坯受力平衡和变形稳定；普通轧环阶段，右副轧辊角度θ₂略大于左副轧辊，右副轧辊角度θ₂取65°～70°，左副轧辊角度θ₁取50°～55°，使右副轧辊位置更贴近于环坯，使其在轧环过程起到导向和稳定作用；

3)轧制成形

按上述方法设计加工环坯和轧制孔型(轧制孔型由主轧辊1、芯辊2、左副轧辊3、右副轧辊4组成”)，将轧制孔型安装于轧制设备内，将环坯放置于芯辊上，通过控制左、右副轧辊位置和主轧辊进给速度，按表面横轧、轧环和整形三个阶段对环坯进行轧制成形；第一阶段：控制左、右副轧辊位置呈不对称分布，使环坯进入主轧辊和左、右副轧辊构成的轧制孔型，对环坯进行表面横轧，控制主轧辊慢速进给，消除环坯初始壁厚差和椭圆度，使其表面轮廓充型；第二阶段，当环坯表面轮廓充满轧辊型腔后，控制左、右副轧辊位置呈对称分布，使环坯进入主轧辊和芯辊构成的轧制孔型，对其进行轧环，控制主轧辊快速进给速度，使环件产生整体变形而扩大直径；第三阶段，当环坯外表面即将贴合副轧辊型腔内表面时，控制主轧辊以较低速进给，对环坯进行整形轧制，消除环坯变形产生的壁厚差，降低环坯变形速度，直至其与副轧辊型腔完全贴合后，停止进给，轧制过程结束。

三个阶段主轧辊进给速度可按如下设计控制：

第一阶段(表面横轧阶段)：慢速进给速度

$v_1=(0.1~0.4)\frac{n_m{\mathrm{\&beta;}}^2{R}_{m2}^2}{30R_0{(1+R_{m2}/R_i)}^2}(1+\frac{R_{m2}}{R_i}+\frac{R_{m2}}{R_0}-\frac{R_{m2}}{r_0})$

第二阶段(轧环阶段)：快速进给速度v₂＝(1.5～3)v₁

第三阶段(精整阶段)：较低速进给速度v₃＝(0.1～0.5)mm/s。

本发明的有益效果是：提供的球阀阀体复合轧环成形方法，主要由表面横轧与轧环复合成形。表面横轧阶段，通过主、副轧辊对环坯进行轧制，利用三个轧辊构成的孔型使其表面轮廓成形；轧环阶段，通过主轧辊与芯辊对环坯进行轧制，使其壁厚减小、直径扩大。该方法利用表面横轧与轧环变形特点，可以合理控制环坯变形过程金属流动：表面横轧阶段，主、副轧辊限制环坯金属周向流动，迫使金属沿径向流动填充轧辊孔型，成形截面轮廓，起到预成形作用；轧环阶段，环坯金属以周向流动为主，使直径扩大，从而最终实现直径与截面轮廓同步成形。该方法具有连续局部回转成形工艺特点，相比传统自由锻成形，能耗低、材料利用率高、生产效率高、成形精度好，相比普通轧环成形，可避免在压力机上进行环坯预成形，减少了工序及能源、时间消耗。通过合理设计轧制工艺参数，可实现球阀阀体低耗、高效、低成本批量生产制造。

附图说明

图1是本发明球阀阀体锻件的截面示意图。

图2是本发明球阀阀体环坯的截面示意图。

图3(a)是本发明主轧辊工作面的结构示意图。

图3(b)是本发明芯辊工作面的结构示意图。

图3(c)是本发明副轧辊工作面的结构示意图。

图4是本发明复合轧环成形过程示意图。

图4中：(a)表面横轧开始阶段，(b)表面横轧结束阶段，(c)轧环开始阶段，(d)轧环结束阶段；

1-主轧辊，2-芯辊，3-左副轧辊，4-右副轧辊，5-环坯，6-锻件；

具体实施方式

一种球阀阀体复合轧环成形方法，包括如下步骤：

1)环坯设计

环坯为矩形截面，其尺寸按如下步骤确定：

(1)确定环坯体积

首先按下式计算锻件体积

$V={\mathrm{\&pi;BR}}_s^2-\mathrm{\&pi;}\frac{B^3}{12}-{\mathrm{\&pi;Br}}^2,$

其中，R_s、B、r分别为锻件的球面半径、高度和内孔半径；r＝1/2d(d为锻件的内孔直径)；

依据塑性变形体积不变原理，考虑环坯加热氧化烧损，取烧损系数α为3％～5％(即α为0.03～0.05)，确定环坯体积为V₀＝(1+α)V；

(2)确定轧比

轧比k是指环坯截面积与锻件截面积之比，即k＝s₀/s，

其中s₀为环坯截面积，s₀＝(R₀-r₀)B₀，式中R₀、B₀、r₀分别为环坯的外半径、高度和内孔半径；R₀＝1/2D₀(为D₀环坯的外直径)，r₀＝1/2d₀(为d₀环坯的外直径)；s为锻件截面积，

轧比反映了轧制变形程度和轧制效率，为使环坯获得充分变形细化组织，同时考虑轧制效率，k通常取1.2～3；

(3)确定环坯尺寸

由于采用闭式孔型，取环坯高度与锻件高度相等，即B₀＝B；

根据环坯体积、高度和轧比，确定环坯内半径

$r_0=\frac{V_0}{2\mathrm{\&pi;}ks}-\frac{ks}{2B_0}$

则环坯外半径

$R_0=\frac{V_0}{2\mathrm{\&pi;}ks}+\frac{ks}{2B_0}$

2)轧制孔型设计

本发明复合轧环过程包含表面横轧和普通轧环两阶段；表面横轧阶段，轧制孔型由主轧辊和两个副轧辊工作面组成；普通轧环阶段，轧制孔型是由主轧辊和芯辊工作面组成；主轧辊、芯辊和两个副轧辊工作面分别按如下设计：

(1)主轧辊工作面

主轧辊采用闭式结构，其工作面为球面；

主轧辊球面半径R_sm＝R_s

主轧辊工作面高度B_m＝B+(1～4)mm

为保证轧制过程稳定，主轧辊线速度v_m通常取(1.0～1.2)m/s，根据主轧辊线速度可确定其最大工作面半径

$R_{m2}=\frac{v_m}{2{\mathrm{\&pi;n}}_m}$

其中，电机转速n，传动比η，主轧辊转速

【说明：η为变速箱的传动比，对于已给定的变速箱η为定值，当变速箱未确定时，可以选择合适的传动比η，保证主轧辊线速度v_m在(1.0～1.2)m/s即可】

主轧辊最小工作面半径

$R_{m1}=R_{m2}-(R_{sm}-\sqrt{R_{sm}^2-\frac{B_m^2}{4}})$

通过在主轧辊上设计上下侧壁形成闭式孔型，为防止轧制过程中主轧辊和芯辊干涉，侧壁径向宽度不能大于锻件端面壁厚，即

$L_{mu}<\sqrt{R_s^2-\frac{B^2}{4}}-r$

一般取L_mu为主轧辊侧壁径向宽度；

主轧辊下侧壁宽度L_ml＝L_mu，主轧辊上、下侧壁高度B_mu＝B_ml＝(0.1～0.3)B；

(2)芯辊工作面

芯辊工作面高度B_i＝B+(20～80)mm

为满足咬入和锻透条件，芯辊工作面半径R_i需满足

$R_i\&GreaterEqual;\frac{R_{m1}(R_0-r_0)}{17.5{\mathrm{\&beta;R}}_{m1}-(R_0-r_0)}$

其中，摩擦角β＝arctanμ，μ为摩擦系数；

(说明：μ为摩擦系数，可根据摩擦状态进行试验或查阅文献获取，对于钢的热轧摩擦系数在0.35左右)

考虑到环坯需套在芯辊上，芯辊半径R_i还需满足：

R_i≤r₀-10

在上料、下料以及轧制过程中，主轧辊和芯辊的中心距必须在设备极限闭合中心距范围内，因此主轧辊尺寸还需满足以前要求：

$R_{m1}+R_{sm}-\sqrt{R_{sm}^2-\frac{B_m^2}{4}}+L_{mu}+R_i+H_{max}<S_{max}$

R_m1+R_sm-r+R_i>S_min

其中，H_max为环坯最大壁厚和环件最大壁厚中的较大值，S_max为设备最大闭合中心距，S_min为设备最小闭合中心距；

(说明：若H_bmax表示环坯最大壁厚，H_rmax表示环件最大壁厚，则H_max表示H_bmax和H_rmax中的较大值)

(3)副轧辊工作面

副轧辊结构与主轧辊类似，其工作面也是球面，

副轧辊型腔球面半径R_sc＝R_s

副轧辊型腔高度B_c＝B_m+(1～4)mm

副轧辊最小工作面半径R_c1＝(0.3～0.7)R_m1

针对此类零件上下端壁厚小的特征，为有效抑制轧制过程轴向宽展，副轧辊型腔宽度设计比主轧辊稍大，一般副轧辊上下腔宽度可取L_cu＝L_cl＝(1.5～3)L_mu，副轧，辊上、下侧壁高度可取B_cu＝B_cl＝(0.1～0.3)B；

两个副轧辊分别布置于芯辊下方左右两侧，其圆心与芯辊圆心的连线与竖直线夹角θ₁和θ₂通常为50°～70°；轧制过程中，针对不同阶段变形特点，左、右副轧辊位置布置不同；表面横轧阶段，两个副轧辊对称布置于芯辊左右两侧，其角度θ₁、θ₂均为60°，有利于环坯受力平衡和变形稳定；普通轧环阶段，右副轧辊角度θ₂略大于左副轧辊，右副轧辊角度θ₂可取65°～70°，左副轧辊角度θ₁可取50°～55°，使右副轧辊位置更贴近于环坯，使其在轧环过程起到导向和稳定作用；

3)轧制成形

按上述方法设计加工环坯和轧制孔型(轧制孔型是指“主轧辊1、芯辊2、左副轧辊3、右副轧辊4”)，将轧制孔型安装于轧制设备内，将环坯放置于芯辊上，通过控制左、右副轧辊位置和主轧辊进给速度，按表面横轧、轧环和整形三个阶段对环坯进行轧制成形；第一阶段：控制左、右副轧辊位置呈不对称分布，使环坯进入主轧辊和左、右副轧辊构成的轧制孔型，对环坯进行表面横轧，控制主轧辊慢速进给，消除环坯初始壁厚差和椭圆度，使其表面轮廓充型；第二阶段，当环坯表面轮廓充满轧辊型腔后，控制左、右副轧辊位置呈对称分布，使环坯进入主轧辊和芯辊构成的轧制孔型，对其进行轧环，控制主轧辊快速进给速度，使环件产生整体变形而扩大直径；第三阶段，当环坯外表面即将贴合副轧辊型腔内表面时，控制主轧辊以较低速进给，对环坯进行整形轧制，消除环坯变形产生的壁厚差，降低环坯变形速度，直至其与副轧辊型腔完全贴合后，停止进给，轧制过程结束。

三个阶段主轧辊进给速度可按如下设计控制：

第一阶段(表面横轧阶段)：慢速进给速度

$v_1=(0.1~0.4)\frac{n_m{\mathrm{\&beta;}}^2{R}_{m2}^2}{30R_0{(1+R_{m2}/R_i)}^2}(1+\frac{R_{m2}}{R_i}+\frac{R_{m2}}{R_0}-\frac{R_{m2}}{r_0})$

第二阶段(轧环阶段)：快速进给速度v₂＝(1.5～3)v₁

第三阶段(精整阶段)：较低速进给速度v₃＝(0.1～0.5)mm/s。

实例：以图1所示某石油管道装备球阀阀体为具体实施例，其锻件球面半径R_s、高度B和内孔半径r分别为460mm、265mm和680mm，其复合轧环成形方法包括以下内容：

(1)环坯设计(由上述计算公式可得到)

取烧损系数4％，计算所需环坯体积为228486861mm³，环坯高度B₀＝B＝680mm，取轧比k＝1.53，计算确定环坯内孔半径r₀为121mm，环坯外半径R₀为348.7mm。

按所设计环坯尺寸，取合适钢锭(具体材料为Q345钢)下料至所需尺寸，然后从室温均匀加热到高塑性、低抗力的热变形温度(1150～1250℃)，再将热态的钢锭进行经压力机锻造制成轧制用环坯。

(2)轧制孔型设计

1)主轧辊工作面

设计主轧辊结构如图3(a)所示，主轧辊型腔球面半径R_sm、最小工作面半径R_m1和型腔高度B_m分别为460mm、350mm、683mm，上、下型腔宽度L_mu和L_md均为35mm，上、下侧壁高度B_mu和B_md均为50mm。

2)芯辊工作面

设计芯辊结构如图3(b)所示，芯辊工作面半径R_i为110mm，工作面高度B_i为750mm。

3)副轧辊工作面

根据副轧辊工作面尺寸设计方法，设计副轧辊结构如图3(c)所示，副轧辊型腔球面半径R_sc、最小工作面半径R_c1和型腔高度B_c分别为460mm、225mm、686mm，上、下型腔宽度L_cu和L_cd分别为70mm和70mm，上、下侧壁高度B_cu和B_cd分别为50mm、50mm。

(3)轧制成形：如图4所示，将加工的轧制孔型安装于轧制设备内，将加工的环坯放置于芯辊上，首先控制左、右副轧辊位置呈不对称分布，左右副轧辊角度θ₁、θ₂分别为55°和65°，使环坯进入主轧辊和副轧辊构成的轧制孔型，控制主轧辊按1.5mm/s匀速进给进行表面横轧。当环坯表面轮廓充满轧辊型腔后，控制左、右副轧辊位置呈对称分布，左右副轧辊角度θ₁、θ₂均为60°，使环坯进入主轧辊和芯辊构成的轧制孔型，控制主轧辊按2.5mm/s匀速进给进行轧环。当环坯外表面即将贴合副轧辊型腔内表面时，控制主轧辊按0.3mm/s匀速进给进行整形轧制，直至环坯外表面轮廓与副轧辊型腔完全贴合，最后停止进给，控制主轧辊、副轧辊退回初始位置，取出成形锻件。

经统计，相比该零件传统成形工艺，应用本发明复合轧环成形工艺，可节约材料约25％，提高生产效率约5倍，降低生产成本约20％。

其它材料和尺寸规格的球阀阀体锻件复合轧环成形方法与上述实例相同，效果也相同，在此不再逐一列举实施例。

Claims (2)

1.一种球阀阀体复合轧环成形方法，其特征在于包括如下步骤：

1)环坯设计

环坯为矩形截面，其尺寸按如下步骤确定：

(1)确定环坯体积

首先按下式计算锻件体积

$V={\mathrm{\&pi;BR}}_s^2-\mathrm{\&pi;}\frac{B^3}{12}-{\mathrm{\&pi;Br}}^2,$

其中，R_s、B、r分别为锻件的球面半径、高度和内孔半径；

依据塑性变形体积不变原理，考虑环坯加热氧化烧损，取烧损系数α为3％～5％，确定环坯体积为V₀＝(1+α)V；

(2)确定轧比

轧比k是指环坯截面积与锻件截面积之比，即k＝s₀/s，

其中s₀为环坯截面积，s₀＝(R₀-r₀)B₀，式中R₀、B₀、r₀分别为环坯的外半径、高度和环坯内半径；

s为锻件截面积，

k取1.2～3；

(3)确定环坯尺寸

由于采用闭式孔型，取环坯高度与锻件高度相等，即B₀＝B；

根据环坯体积、高度和轧比，确定环坯内半径

$r_0=\frac{V_0}{2\mathrm{\&pi;}ks}-\frac{ks}{2B_0}$

则环坯外半径

$R_0=\frac{V_0}{2\mathrm{\&pi;}ks}+\frac{ks}{2B_0};$

2)轧制孔型设计

复合轧环过程包含表面横轧和普通轧环两阶段；表面横轧阶段，轧制孔型由主轧辊和两个副轧辊工作面组成；普通轧环阶段，轧制孔型是由主轧辊和芯辊工作面组成；主轧辊、芯辊和两个副轧辊工作面分别按如下设计：

(1)主轧辊工作面

主轧辊采用闭式结构，其工作面为球面；

主轧辊球面半径R_sm＝R_s

主轧辊工作面高度B_m＝B+Δ₁，其中Δ₁＝1～4，单位为mm

主轧辊线速度v_m取1.0～1.2m/s，根据主轧辊线速度确定其最大工作面半径

$R_{m2}=\frac{v_m}{2{\mathrm{\&pi;n}}_m}$

其中，电机转速n，传动比η，主轧辊转速

主轧辊最小工作面半径

$R_{m1}=R_{m2}-(R_{sm}-\sqrt{R_{sm}^2-\frac{B_m^2}{4}})$

通过在主轧辊上设计上下侧壁形成闭式孔型，侧壁径向宽度不能大于锻件端面壁厚，即

$L_{mu}<\sqrt{R_s^2-\frac{B^2}{4}}-r$

取L_mu为主轧辊侧壁径向宽度；

主轧辊下侧壁宽度L_ml＝L_mu，B_mu＝B_ml＝(0.1～0.3)B；B_mu为主轧辊上侧壁高度，B_ml为下侧壁高度；

(2)芯辊工作面

芯辊工作面高度B_i＝B+Δ₂，其中Δ₂＝20～80，单位为mm

芯辊工作面半径R_i需满足：

$R_i\&GreaterEqual;\frac{R_{m1}(R_0-r_0)}{17.5{\mathrm{\&beta;R}}_{m1}-(R_0-r_0)}$

其中，摩擦角β＝arctanμ，μ为摩擦系数；

芯辊半径R_i还需满足：

R_i≤r₀-10；

(3)副轧辊工作面

副轧辊型腔球面半径R_sc＝R_s

副轧辊型腔高度B_c＝B_m+Δ₃，其中Δ₃＝1～4，单位为mm

副轧辊最小工作面半径R_c1＝(0.3～0.7)R_m1

副轧辊上下腔宽度取L_cu＝L_cl＝(1.5～3)L_mu，副轧辊上、下侧壁高度取

B_cu＝B_cl＝(0.1～0.3)B；

两个副轧辊分别布置于芯辊下方左右两侧，其圆心与芯辊圆心的连线与竖直线夹角θ₁和θ₂为50°～70°；轧制过程中，针对不同阶段变形特点，左、右副轧辊位置布置不同；表面横轧阶段，两个副轧辊对称布置于芯辊左右两侧，其角度θ₁、θ₂均为60°；普通轧环阶段，右副轧辊角度θ₂略大于左副轧辊，右副轧辊角度θ₂取65°～70°，左副轧辊角度θ₁取50°～55°；

3)轧制成形

按上述方法设计加工环坯和轧制孔型，将轧制孔型安装于轧制设备内，将环坯放置于芯辊上，通过控制左、右副轧辊位置和主轧辊进给速度，按表面横轧、轧环和整形三个阶段对环坯进行轧制成形；第一阶段：控制左、右副轧辊位置呈不对称分布，使环坯进入主轧辊和左、右副轧辊构成的轧制孔型，对环坯进行表面横轧，控制主轧辊慢速进给，消除环坯初始壁厚差和椭圆度，使其表面轮廓充型；第二阶段，当环坯表面轮廓充满轧辊型腔后，控制左、右副轧辊位置呈对称分布，使环坯进入主轧辊和芯辊构成的轧制孔型，对其进行轧环，控制主轧辊快速进给速度，使环件产生整体变形而扩大直径；第三阶段，当环坯外表面即将贴合副轧辊型腔内表面时，控制主轧辊以较低速进给，对环坯进行整形轧制，消除环坯变形产生的壁厚差，降低环坯变形速度，直至其与副轧辊型腔完全贴合后，停止进给，轧制过程结束；

步骤3)中，

第一阶段：慢速进给速度

第二阶段：快速进给速度v₂＝(1.5～3)v₁

第三阶段：较低速进给速度v₃＝0.1～0.5，单位为mm/s。

2.根据权利要求1所述的一种球阀阀体复合轧环成形方法，其特征在于：步骤2)中，主轧辊尺寸还需满足：

$R_{m1}+R_{sm}-\sqrt{R_{sm}^2-\frac{B_m^2}{4}}+L_{mu}+R_i+H_{max}<S_{max}$

R_m1+R_sm-r+R_i>S_min

其中，H_max为环坯最大壁厚和环件最大壁厚中的较大值，S_max为设备最大闭合中心距，S_min为设备最小闭合中心距。