CN105598331B - 一种圆筒形锻件精确芯轴扩孔方法 - Google Patents

一种圆筒形锻件精确芯轴扩孔方法 Download PDF

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Abstract

一种圆筒形锻件精确芯轴扩孔方法，本发明属于金属材料热加工领域，解决现有技术不能准确成形圆筒形锻件的技术问题。本发明的步骤是：按照扩孔环的外径等于芯轴直径加2倍圆筒形锻件的最终壁厚，加工制作扩孔环；装配由一个芯轴、两个半环组合、两个衬环、两组扩孔环紧固螺柱组、N个调整垫环和两个扩孔环组成的组合芯轴，增减调整垫环数量使得两扩孔环的距离为圆筒形锻件的最终高度；将组合芯轴插入圆筒形锻件的初始坯料并对中，将组合芯轴放置在马架上；带有上砧的压机下压，开始芯轴扩孔；上砧下压到扩孔环的外侧面，扩孔终了。本发明用于圆筒形锻件扩孔，具有变形均匀准确，锻件芯部致密性好，生产效率高，成本低的优点。

Description

一种圆筒形锻件精确芯轴扩孔方法
技术领域
本发明属于金属材料热加工技术领域，具体涉及一种圆筒形锻件精确芯轴扩孔方法。
背景技术
在金属材料热加工技术领域，锻造圆筒形锻件常用芯轴扩孔工艺。传统的芯轴扩孔过程中，随着圆筒形锻件壁厚的减薄，内、外径同时扩大，高度有所增加，此高度增加量与圆筒形锻件壁厚、高度变形时的温度以及摩擦条件等多种因素有关，通常并不能完全准确预测，而且其端面也不够平整，另外由于变形过程中每砧的压下量也并不能准确限定，因此，传统芯轴扩孔工艺不能准确成形圆筒形锻件，后续需增加端面平整工艺，而且需留有较大余量，造成了很大浪费。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种圆筒形锻件精确芯轴扩孔方法，解决现有技术不能准确成形圆筒形锻件的技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种圆筒形锻件精确芯轴扩孔方法，其特征在于：所述圆筒形锻件精确芯轴扩孔方法的具体步骤是：
①根据芯轴直径和圆筒形锻件的最终壁厚确定扩孔环的外径，按照扩孔环的外径等于芯轴直径加2倍圆筒形锻件的最终壁厚，加工制作扩孔环；
②装配由一个芯轴、两个半环组合、两个衬环、两组扩孔环紧固螺柱组、N个调整垫环和两个扩孔环组成的组合芯轴，通过增减调整垫环的数量使得两扩孔环之间的距离为圆筒形锻件的最终高度，N为正整数；
③将组合芯轴插入圆筒形锻件的初始坯料并对中，将马架放置在工作台适当位置，将带有所述圆筒形锻件的初始坯料的组合芯轴放置在马架上，组合芯轴的衬环正好放置在马架上端的半圆槽上；
④带有上砧的压机下压，在操作机的配合下开始芯轴扩孔工艺；
⑤最后一圈的芯轴扩孔，上砧下压到扩孔环的外侧面上，直到芯轴扩孔终了。
本发明采用的装置由上砧、组合芯轴和一对马架组成，所述组合芯轴由一个芯轴、两个半环组合、两个衬环、两组扩孔环紧固螺柱组、N个调整垫环和两个扩孔环组成，N为正整数；所述芯轴两端带有定位槽，芯轴直径与定位槽轴径呈阶梯状，在所述芯轴的一侧带有一个多棱边形的芯轴夹头；所述半环组合由两个半环和两组半环螺栓组成，所述半环的内径为所述定位槽的轴径，所述半环的厚度略小于定位槽的宽度，两个所述半环由两组所述半环螺栓紧固；所述衬环、调整垫环、扩孔环均为环形圆柱体，其内径均等于芯轴直径，并且能在芯轴上滑动，所述衬环与所述调整垫环的外径应小于所述半环的外径,所述扩孔环的外径应大于所述所述半环的外径,所述扩孔环上开有一组螺纹孔，所述衬环、调整垫环、半环上开有与所述扩孔环上的一组螺纹孔对应的通孔，所述衬环、调整垫环、半环组合以及扩孔环由一组所述扩孔环紧固螺柱组连接；所述马架上端开有放置所述组合芯轴的半圆槽，所述组合芯轴的衬环放置在所述马架上端的半圆槽上，所述马架上部的壁厚小于所述衬环的长度。
所述扩孔环的外径等于芯轴直径加2倍圆筒形锻件的最终壁厚，即：d4＝d1+2×T；所述调整垫环的数量由圆筒形锻件的最终高度决定；所述上砧的长度应大于圆筒形锻件的最终高度；所述圆筒形锻件的初始坯料的内径需大于所述扩孔环的外径。
本发明与现有技术相比，由芯轴、半环组合、衬环、扩孔环紧固螺柱组、调整垫环以及扩孔环组成的组合芯轴，其扩孔环可根据芯轴直径和圆筒形锻件的壁厚预先定制，调整垫环的数量由圆筒形锻件的高度决定，在最后一圈的芯轴扩孔过程中，扩孔环可起到圆筒形锻件壁厚和高度限制的作用，每一次的芯轴扩孔变形类似于闭式模锻，不但使得变形均匀准确，克服了现有技术不能准确成形圆筒形锻件的不足，而且可提高变形过程中圆筒形锻件芯部的静水压应力，减小了锻件的毛净比，提高了产品精度和生产效率，提升了产品质量，降低了生产成本。
附图说明
图1为芯轴的结构示意图；
图2为半环组合的结构示意图；
图3为组合芯轴的结构示意图；
图4为图3的侧视图；
图5为本发明芯轴扩孔初始状态的示意图；
图6为本发明芯轴扩孔终了状态的示意图；
图7为马架的结构示意图。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施例，将结合附图在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的保护范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
如图1至图7所示，一种圆筒形锻件精确芯轴扩孔方法，其具体步骤是：
①根据芯轴直径d1和圆筒形锻件60的最终壁厚T确定扩孔环6的外径d4，按照扩孔环的外径d4等于芯轴直径d1加2倍圆筒形锻件的最终壁厚T，加工制作扩孔环6；
②装配由一个芯轴1、两个半环组合2、两个衬环3、两组扩孔环紧固螺柱组4、N个调整垫环5和两个扩孔环6组成的组合芯轴30，通过增减调整垫环5的数量使得两扩孔环6之间的距离为圆筒形锻件60的最终高度L4；
③将组合芯轴30插入圆筒形锻件的初始坯料50并对中，将所述马架40放置在工作台适当位置，将带有所述圆筒形锻件的初始坯料50的组合芯轴30放置在马架40上，组合芯轴30的衬环3正好放置在所述马架40上端的半圆槽401上；
④带有上砧80的压机70下压，在操作机的配合下开始芯轴扩孔工艺；
⑤最后一圈的芯轴扩孔，上砧80下压到扩孔环6的外侧面上，直到芯轴扩孔终了。
最后一圈的芯轴扩孔变形类似于闭式模锻，使得变形均匀而且准确，克服了现有技术不能准确成形圆筒形锻件的不足，减小了锻件的毛净比，提高了产品精度和生产效率，提升了产品质量，降低了生产成本。
本发明采用的装置如图1至图7所示，它由上砧80、组合芯轴30和一对马架40组成，所述组合芯轴30由一个芯轴1、两个半环组合2、两个衬环3、两组扩孔环紧固螺柱组4、N个调整垫环5和两个扩孔环6组成，N为正整数；所述芯轴1两端带有定位槽101，芯轴直径d1与定位槽轴径d0呈阶梯状，在所述芯轴1的一侧带有一个多棱边形的芯轴夹头102；所述半环组合2由两个半环201和两组半环螺栓202组成，所述半环201的内径为所述定位槽的轴径d0，所述半环201的厚度略小于定位槽的宽度L1，两个所述半环201由两组所述半环螺栓202紧固；所述衬环3、调整垫环5、扩孔环6均为环形圆柱体，其内径均等于芯轴直径d1，并且能在芯轴1上滑动，所述衬环3与所述调整垫环5的外径d2应小于所述半环201的外径d3,所述扩孔环6的外径d4应大于所述所述半环201的外径d3,所述扩孔环6上开有一组螺纹孔，所述衬环3、调整垫环5、半环201上开有与所述扩孔环6上的一组螺纹孔对应的通孔，所述衬环3、调整垫环5、半环组合2以及扩孔环6由一组所述扩孔环紧固螺柱组4连接；所述马架40上端开有放置所述组合芯轴30的半圆槽401，所述组合芯轴30的衬环3放置在所述马架40上端的半圆槽401上，所述马架上部的壁厚L3小于所述衬环3的长度L2。
所述扩孔环6的外径d4等于芯轴直径d1加2倍圆筒形锻件60的最终壁厚T，即：d4＝d1+2×T。
所述调整垫环5的数量由圆筒形锻件60的最终高度L4决定。
所述上砧80的长度L5应大于圆筒形锻件60的最终高度L4。
所述圆筒形锻件60的初始坯料50的内径D需大于所述扩孔环6的外径d4。
本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例仅是本发明的优选实施方式，而应在权利要求所限定的范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的变化和改型都应该视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种圆筒形锻件精确芯轴扩孔方法，其特征在于：所述圆筒形锻件精确芯轴扩孔方法的具体步骤是：
①根据芯轴直径(d1)和圆筒形锻件(60)的最终壁厚(T)确定扩孔环(6)的外径(d4)，按照扩孔环的外径(d4)等于芯轴直径(d1)加2倍圆筒形锻件的最终壁厚(T)，加工制作扩孔环(6)；
②装配由一个芯轴(1)、两个半环组合(2)、两个衬环(3)、两组扩孔环紧固螺柱组(4)、N个调整垫环(5)和两个扩孔环(6)组成的组合芯轴(30)，通过增减调整垫环(5)的数量使得两扩孔环(6)之间的距离为圆筒形锻件(60)的最终高度(L4)，N为正整数；
③将组合芯轴(30)插入圆筒形锻件的初始坯料(50)并对中，将马架(40)放置在工作台适当位置，将带有所述圆筒形锻件的初始坯料(50)的组合芯轴(30)放置在马架(40)上，组合芯轴(30)的衬环(3)正好放置在所述马架(40)上端的半圆槽(401)上；
④带有上砧(80)的压机(70)下压，在操作机的配合下开始芯轴扩孔工艺；
⑤最后一圈的芯轴扩孔，上砧(80)下压到扩孔环(6)的外侧面上，直到芯轴扩孔终了。
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