CN105964841B - 一种斜槽截面环件复合进给精密轧制成形方法 - Google Patents

一种斜槽截面环件复合进给精密轧制成形方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105964841B
CN105964841B CN201610310801.7A CN201610310801A CN105964841B CN 105964841 B CN105964841 B CN 105964841B CN 201610310801 A CN201610310801 A CN 201610310801A CN 105964841 B CN105964841 B CN 105964841B
Authority
CN
China
Prior art keywords
msub
mrow
ring
feed rolls
roller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610310801.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105964841A (zh
Inventor
钱东升
何松
邓加东
华林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201610310801.7A priority Critical patent/CN105964841B/zh
Publication of CN105964841A publication Critical patent/CN105964841A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105964841B publication Critical patent/CN105964841B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21HMAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H1/00Making articles shaped as bodies of revolution
    • B21H1/06Making articles shaped as bodies of revolution rings of restricted axial length
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B27/00Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/02Shape or construction of rolls

Abstract

本发明公开了一种斜槽截面环件复合进给精密轧制成形方法,包括以下步骤:S1、环坯设计;S2、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,根据环件和环坯尺寸,确定主进给辊、芯辊、副进给辊和信号辊工作面形状尺寸;S3、轧制成形,调整副进给辊位置,通过控制芯辊和副进给辊的进给速度,双辊双向进给和单辊单向进给两种进给模式复合进行轧制成形。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

一种斜槽截面环件复合进给精密轧制成形方法
技术领域
[0001] 本发明属于机械零件塑性加工技术领域,具体涉及一种斜槽截面环件复合进给精 密乳制成形方法。
背景技术
[0002] 斜槽截面环件是一种特殊的环类零件,如图1所示,其轮廓形状为由不同尺寸的上 下台阶和中间锥面构成的斜槽。斜槽截面环件作为结构件广泛用于油气管道阀门、航空发 动机机匣及结合环中。该类零件应用领域特殊,且多工作在高压、高温、腐蚀等恶劣环境,通 常需要通过塑性加工获得良好的服役性能。
[0003] 目前斜槽截面环件的斜槽型轮廓形状成形十分困难:若采用传统锻造成形方法, 需要简化斜槽形状成形,再切削加工出完整斜槽轮廓,不仅能耗高(通常需数千上万吨压力 机)、材料利用率低(不到50%)、生产效率低(反复加热锻造、切削量大时长),而且晶粒粗 大、流线不完整;若采用先进的乳环成形方法,如图3所示,虽然技术经济效果有所该善,但 是普通乳环为单个进给辊沿单一方向进给,在这种单辊单向进给模式下,乳制过程金属周 向流动与径向流动差异很大,导致直径扩大与轮廓成形明显不同步,环件直径尺寸达到时 斜槽仍不能充分充型。
[0004] 综上,无论是传统锻造还是先进乳环成形方法,都无法实现斜槽截面轮廓精密成 形,不仅带来大量优质材料和切削工时消耗,更重要的是槽型工作面无法获得充分变形而 有效细化晶粒和形成仿形分布的完整流线,从而限制了零件性能提升。
发明内容
[0005] 针对上述斜槽型截面环件制造现状存在的不足,本发明的目的在于提供一种斜槽 截面环件复合进给精密乳制成形方法,它改变普通乳环单辊单向进给模式,采用双辊双向 进给和单辊单向进给两种进给模式复合进行乳制成形,通过合理设计工艺参数和控制乳制 过程,可以实现斜槽型截面轮廓通过乳制精密成形,有效提高材料利用率、生产效率和零件 性能。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007] —种斜槽截面环件复合进给精密乳制成形方法,包括以下步骤:
[0008] SI、环坯设计:
[0009] S101、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ω为3% 〜5%,确定环还体积Vq= (1+ω) V (1)
[0010] 式中,V为斜槽型截面环件体积;
[0011] S102、根据形状相似原则,设计环坯的外轮廓为平滑连接的上下外圆柱面和中间 外锥面,其内轮廓与环件内轮廓相似,即具有内圆柱面和内锥面;
[0012] S2、乳制孔型设计:乳制孔型设计成闭式孔型,复合乳环过程包含双辊双向进给和 单辊单向进给两种进给模式,双辊双向进给乳环阶段,乳制孔型由主进给辊、芯辊和副进给 辊工作面组成,单辊单向进给乳环阶段,乳制孔型由主进给辊和芯辊工作面组成:
[0013] S201、主进给辊和芯辊工作面设计:主进给辊工作面设计为带有成形环件凹斜槽 锥形外表面的凸台,芯辊工作面设计为由圆柱面和锥形面组成;
[0014] S202、副进给辊工作面设计:为保证孔型对应,副进给辊型腔结构设计为与主进给 辊一致;
[0015] S203、信号辊工作面设计:为保证孔型对应,信号辊型腔结构设计为与主进给辊一 致;
[0016] S3、乳制成形:加工环坯和乳制孔型,在乳制设备上安装好乳制孔型,将环坯置于 主进给辊上,调整副进给辊和信号辊位置,按照双辊双向进给和单辊单向进给两种进给模 式复合进行乳制:首先采用双辊双向进给模式,主进给辊和副进给辊均以慢速进给,使环坯 咬入乳制孔型,并在未锻透情况下产生局部变形,金属主要沿径向流动填充乳辊型腔而成 形斜槽;当环坯表面轮廓基本充满乳辊型腔后,停止副进给辊进给,采用单辊单向进给模 式,提升主进给辊进给速度,使环件锻透产生直径扩大的整体变形,此时副进给辊紧贴环坯 随其直径扩大而向后移动,起普通乳环导向辊作用,当环坯直径扩大至与信号辊接触时,停 止主进给辊进给,乳制过程结束。
[0017] 按上述技术方案,斜槽型截面环件的外轮廓为两个不同外径的上下台阶和中间外 锥面,其内轮廓为内圆柱面和内锥面,斜槽型截面环件体积V为:
[0018]
Figure CN105964841BD00061
[0019] 式中:R1—环件小端台阶外半径,R2—环件大端台阶外半径,R2= (Ri_Hi+H2) + (B-B1-B2) tan5i,ri一环件内圆柱面半径,Ώ一环件内锥面大端半径,r2 = ri+ (B-B3) tan5,δ—环 件内锥面锥角环件中间外锥面锥角,H1—环件小端台阶凹槽深,Η2—环件大端台阶凹 槽深,B1-环件小端台阶高度,B2-环件大端台阶高度,B3—环件内圆柱面高度,B—环件总
Figure CN105964841BD00062
高度;
[0020] 步骤S102中,环坯内锥面锥角δ〇 = δ,环坯内圆柱面半径 (3)其中K为乳 制比,取1.2〜3,环还内锥面大端半径r2Q = riQ+(Β-Β2) tan5 ⑷;
[0021] 由于采用闭式孔型乳制,取环坯总高度B〇 = B,环坯小端外圆柱面高度B1Q = B1,环 坯大端外圆柱面高度B2Q = B2,环坯内圆柱面高度B3Q = B3;
[0022] 环坯体积V0为
[0023]
Figure CN105964841BD00063
[0024] 为保证凹槽处台阶充型完整,需要保证环坯上下外圆柱端的体积比例与环件上下 台阶端体积比例相等,即
Figure CN105964841BD00064
[0025] 式中
Figure CN105964841BD00065
[0026]
Figure CN105964841BD00066
Figure CN105964841BD00071
[0029]由公式(1)至公式(6)可以得出环坯小端外圆柱面外半径R1Q、环坯内圆柱面半径 r10、环坯大端外圆柱面外半径R2q以及环坯内锥面大端半径r20。
[0030] 按上述技术方案,步骤S201中,主进给辑凸台面锥角5d = S1,主进给辑大端凸台深 Hdi = Hi + (1〜2)mm,主进给辑小端凸台深Hd2 = H2 + (1〜2)mm,主进给辑高度
Figure CN105964841BD00072
$主进给辊大端型腔高度Bdxl = Bda〜6) mm,主进给辊小端型腔高度 Bdx2 = B2+ (1 〜6) mm;
[0031] 芯辊锥形面锥角δm=δ,芯辊工作面高度仏=8+(20〜80)mm,芯辊圆柱面高度Bml = B3+ (10 〜40) mm;
[0032] 主进给辊和芯辊工作面半径需要满足如下4个条件:
[0033] 为使环坯产生连续的乳制变形,主进给辊和芯辊的小端工作半径应满足稳定乳制 条件①:
Figure CN105964841BD00073
[0036] 其中,Rd2为主进给辑凸台小端工作半径,Rdi为主进给辑凸台大端工作半径,Rmi为 芯辊小端工作半径,Rm2为芯辊大端工作面半径,摩擦角i3 = arc tany,y为摩擦系数;
[0037] 为了保证芯辊的强度以及与环坯内径的的几何关系,芯辊工作面半径应满足条件 ②:
[0038] RmiCrio-(3〜5) mm;
[0039] 根据设备要求,主进给辊和芯辊的闭合中心距应在设备极限闭合中心距范围内, 即满足条件③:
[0040] Rdl+RlQ_riQ+Rml<Smax
[0041] Rdl+Rl_ri+Rml〉Smin
[0042] 其中,Smax为设备最大闭合中心距,Smin为设备最小闭合中心距;
[0043] 根据主进给辊和芯辊的几何特征,各自的工作半径应满足条件④:
[0044] Rd2 = Rdi-(B-2Bi) tan5
[0045] Rmi = Rm2- (B-B2) tan5
[0046] 根据条件①②③④确定主进给辊和芯辊工作半径Rdl、Rd2、Rml和Rm2;
[0047] 通常在主进给辊上设计两端侧壁形成闭式孔型,侧壁径向宽度不能大于环件端面 壁厚,即主进给辊大端侧壁宽度Ldu<Ri-n,一般取Ldu= (0.5〜0.8) (Rio-no+Rm);
[0048] 主进给辊小端侧壁宽度Ldi = Ldu,Bdu = Bdi= (0.1〜0.3) B,Bdu为主进给辊大端侧壁 高度,Bdi为小端侧壁高度。
[0049] 按上述技术方案,步骤S202中,g[J进给辑凸台面锥角δ。= S1,副进给辑大端凸台深 Hci = Hi+ (1〜2) mm,副进给车昆小端凸台深HC2 = H2+ (1〜2) mm,副进给车昆高度Bc = B+ (1〜4) mm, 副进给大端辑型腔高度BcxI = Bio+ (1〜6)mm,副进给小端辑型腔高度BCX2 = B20+ (1〜6)mm,giJ 进给辑大端工作面半径Rci= (0.3〜0.7) Rdi,副进给辑两端侧壁宽度Lcu = Ui= (1.5〜3) Ldu,副进给辑两端侧壁高度Bcu = Bcd = (0.1〜0.3) B。
[0050] 按上述技术方案,步骤S203中,信号辊凸台面锥角Sx = S1,信号辊大端凸台深Hxl = Hi+ (1〜2)mm,信号辑小端凸台深Hx2 = H2+ (1〜2)mm,信号辑高度Bx = B+ (1〜4)mm,信号辑大 端型腔高度Bxxl = BWl〜6) mm,信号辊小端型腔高度Bxx2 = B2+(1〜6) mm,信号辊大端工作面 半径Rxl= (0.3〜0.7) Rdl,信号辊两端侧壁宽度Lxu = Lxl= (1.5〜3) Ldu,信号辊两端侧壁高 度Bxu = Bxi = (0 · 1 〜0 · 3) B;
[0051 ] 考虑到卧式乳制过程中芯辊进给,保证双辊双进给乳制阶段副进给辊的进给作用 明显,将副进给辊置于主进给辊对侧,使副进给辊与环件中心连线的夹角Θ设计为40°〜 60。。
[0052] 按上述技术方案,两种进给模式下主、副进给辊进给速度按如下控制:
[0053] 双辊双向进给模式:
[0054] 主进给辊进给速度
Figure CN105964841BD00081
[0055] 副进给车昆进给速度V2 = (0.5〜I) Vi
[0056] 单辑单向进给模式:主进给辑进给速度V3= (2〜4) Vi。
[0057] 本发明具有以下有益效果:采用本发明乳制的斜槽型截面环件,在双辊双向进给 阶段,通过两辊双向低速进给,在环件未锻透情况下限制金属周向流动扩径而迫使其径向 流动充型,较早成形斜槽;随后通过单辊单向快速进给,使环件整体锻透进入以扩径为主的 整体变形。本发明通过两种进给模式复合,可以有效调控乳制过程金属周向流动扩径和径 向流动充型行为,最终实现直径尺寸与轮廓形状同步获得,从而解决了斜槽无法精密成形 的问题,不仅提高了材料利用率和生产效率,而且斜槽型工作面通过塑性变形充分成形,能 够有效细化晶粒并获得完整流线,从而提高了零件机械性能。
附图说明
[0058] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
[0059] 图1是本发明实施例中斜槽型截面环件的截面示意图。
[0060] 图2是本发明实施例中斜槽型截面环件环坯的截面示意图。
[0061] 图3是现有技术中普通乳环的结构示意图。
[0062] 图4a是本发明实施例中主进给辊工作面的结构示意图。
[0063] 图4b是本发明实施例中芯辊工作面的结构示意图。
[0064] 图4c是本发明实施例中副进给辊工作面的结构示意图。
[0065] 图4d是本发明实施例中信号辊工作面的结构示意图。
[0066] 图5a是复合乳环成形的双进给乳制开始阶段的主视图。
[0067] 图5b是复合乳环成形的双进给乳制开始阶段的侧视图。
[0068] 图6a是复合乳环成形的双进给乳制结束阶段的主视图。
[0069] 图6b是复合乳环成形的双进给乳制结束阶段的侧视图。
[0070] 图7a是复合乳环成形的单进给乳环阶段的主视图。
[0071] 图7b是复合乳环成形的单进给乳环阶段的侧视图。
[0072] 图8a是复合乳环成形的乳环整形阶段的主视图。
[0073] 图8b是复合乳环成形的乳环整形阶段的侧视图。
[0074] 图中:1 -主进给辊,2-芯辊,3-信号辊,4-副进给辊,5-环坯。
具体实施方式
[0075] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对 本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不 用于限定本发明。
[0076] 在本发明的较佳实施例中,如图1-图2、图4a_图8b所示,一种斜槽截面环件复合进 给精密乳制成形方法,包括以下步骤:
[0077] SI、环坯设计:
[0078] S101、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ω为3% 〜5%,确定环还体积Vo= (1+ω) V (1)
[0079] 式中,V为斜槽型截面环件体积;
[0080] S102、根据形状相似原则,环坯为异型截面,设计环坯的外轮廓为平滑连接的上下 外圆柱面和中间外锥面,其内轮廓与环件内轮廓相似,即具有内圆柱面和内锥面;
[0081] S2、乳制孔型设计:乳制孔型设计成闭式孔型,复合乳环过程包含双辊双向进给和 单辊单向进给两种进给模式,双辊双向进给乳环阶段,乳制孔型由主进给辊1、芯辊2和副进 给辊4工作面组成,单辊单向进给乳环阶段,乳制孔型由主进给辊1和芯辊2工作面组成:
[0082] S201、主进给辊和芯辊工作面设计:主进给辊工作面设计为带有成形环件凹斜槽 锥形外表面的凸台,芯辊工作面设计为由圆柱面和锥形面组成;
[0083] S202、副进给辊工作面设计:为保证孔型对应,副进给辊型腔结构设计为与主进给 辊一致;
[0084] S203、信号辊工作面设计:为保证孔型对应,信号辊型腔结构设计为与主进给辊一 致;
[0085] S3、乳制成形:加工环坯和乳制孔型,在乳制设备上安装好乳制孔型,将环坯5置于 主进给辊1上,调整副进给辊4和信号辊3位置,按照双辊双向进给和单辊单向进给两种进给 模式复合进行乳制:首先采用双辊双向进给模式,主进给辊和副进给辊均以慢速进给,使环 坯咬入乳制孔型,并在未锻透情况下产生局部变形,金属主要沿径向流动填充乳辊型腔而 成形斜槽;当环坯表面轮廓基本充满乳辊型腔后,停止副进给辊进给,采用单辊单向进给模 式,提升主进给辊进给速度,使环件锻透产生直径扩大的整体变形,此时副进给辊紧贴环坯 随其直径扩大而向后移动,起普通乳环导向辊作用,当环坯直径扩大至与信号辊接触时,停 止主进给辊进给,乳制过程结束。
[0086] 在本发明的优选实施例中,如图2所示,斜槽型截面环件的外轮廓为两个不同外径 的上下台阶和中间外锥面,其内轮廓为内圆柱面和内锥面,斜槽型截面环件体积V为:
[0087]
Figure CN105964841BD00091
[0088] 式中=R1—环件小端台阶外半径,R2-环件大端台阶外半径,R2= (R1-HdH2)+ (B-B1-B2) tan5i,ri一环件内圆柱面半径,Ώ一环件内锥面大端半径,r2 = ri+ (B-B3) tan5,δ—环 件内锥面锥角J1 一环件中间外锥面锥角,H1—环件小端台阶凹槽深,H2—环件大端台阶凹 槽深,B1-环件小端台阶高度,B2-环件大端台阶高度,B3—环件内圆柱面高度,B—环件总 高度;
[0089] 步骤S102中,环坯内锥面锥角δ〇 = δ,环坯内圆柱面半径
Figure CN105964841BD00101
(3)其中K为乳 制比,取1.2〜3,环还内锥面大端半径r2〇 = ri〇+(Β-Β2) tan5 ⑷;
[0090] 由于采用闭式孔型乳制,取环坯总高度Bo = B,环坯小端外圆柱面高度B1Q = B1,环 坯大端外圆柱面高度B2Q = B2,环坯内圆柱面高度B3Q = B3;
[0091] 环坯体积V0为
[0092]
Figure CN105964841BD00102
Figure CN105964841BD00103
[0093] 为保证凹槽处台阶充型完整,需要保证环坯上下外圆柱端的体积比例与环件上下 台阶端体积比例相等,即 (65,
Figure CN105964841BD00104
[0098] 由公式(1)至公式(6)可以得出环坯小端外圆柱面外半径R1Q、环坯内圆柱面半径 r10、环坯大端外圆柱面外半径R2q以及环坯内锥面大端半径r20。
[0099] 在本发明的优选实施例中,步骤S201中,如图4a所示,主进给辊凸台面锥角3(1 = 51, 主进给辑大端凸台深Hdi = Hi+ (1〜2) mm,主进给辑小端凸台深Hd2 = H2+ (1〜2) mm,主进给车昆 高度Bd = B+ (10〜40) mm,主进给辑大端型腔高度Bdxi = Bi+ (1〜6) mm,主进给辑小端型腔高度 Bdx2 = B2+ (1 〜6) mm;
[0100] 如图4b所示,芯辊锥形面锥角δη=δ,芯辊工作面高度Bm=B+(20〜80) mm,芯辊圆柱 面高度&amp;!11 = 133+(10〜40)111111;
[0101] 主进给辊和芯辊工作面半径需要满足如下4个条件:
[0102] 为使环坯产生连续的乳制变形,主进给辊和芯辊的小端工作半径应满足稳定乳制 条件①:
Figure CN105964841BD00105
[0105] 其中,Rd2为主进给辑凸台小端工作半径,Rdi为主进给辑凸台大端工作半径,Rmi为 芯辊小端工作半径,Rm2为芯辊大端工作面半径,摩擦角i3 = arCtarui,y为摩擦系数;
[0106] 为了保证芯辊的强度以及与环坯内径的的几何关系,芯辊工作面半径应满足条件 ②:
[0107] RmiCriQ-(3〜5) mm;
[0108] 根据设备要求,主进给辊和芯辊的闭合中心距应在设备极限闭合中心距范围内, 即满足条件③:
[0109] Rdl+RlO_riO+Rml < Smax
[0110] Rdl+Rl_ri+Rml〉Smin
[0111] 其中,Smax为设备最大闭合中心距,Smin为设备最小闭合中心距;
[0112] 根据主进给辊和芯辊的几何特征,各自的工作半径应满足条件④:
[0113] Rd2 = Rdi-(B-2Bi) tan5
[0114] Rmi = Rm2- (B-B2) tan5
[0115] 根据条件①②③④确定主进给辊和芯辊工作半径Rdl、Rd2、Rml和Rm2;
[0116] 通常在主进给辊上设计两端侧壁形成闭式孔型,侧壁径向宽度不能大于环件端面 壁厚,即主进给辊大端侧壁宽度Ldu<Ri-n,一般取Ldu= (0.5〜0.8) (Rio-no+Rm);
[0117] 主进给辊小端侧壁宽度Ldi = Ldu,Bdu = Bdi = (0.1〜0.3) B,Bdu为主进给辊大端侧壁 高度,Bdi为小端侧壁高度。
[0118] 在本发明的优选实施例中,如图4c所示,步骤S202中,副进给辊凸台面锥角3。= 51, 副进给辑大端凸台深Hci = Hi+ (1〜2) mm,副进给辑小端凸台深HC2 = H2+ (1〜2) mm,副进给车昆 高度Bc = B+ (1〜4) mm,g[J进给大端辑型腔高度BcxI = Bio+ (1〜6) mm,g[J进给小端辑型腔高度 BCX2 = B2q+ (1〜6) mm,g[J进给辑大端工作面半径Rci= (0.3〜0.7) Rdi,副进给辑两端侧壁宽度 Lcu = Lcd= (1.5〜3) Ldu,副进给辑两端侧壁高度Boj = Bcd= (0.1〜0.3) B。
[0119] 在本发明的优选实施例中,如图4d所示,步骤S203中,信号辊凸台面锥角Sx=S1,信 号车昆大端凸台深Hxi = Hi+ (1〜2) mm,信号辑小端凸台深Hx2 = H2+ (1〜2) mm,信号辑高度Bx = B + (1〜4) mm,信号辊大端型腔高度Bxxl = Bda〜6) mm,信号辊小端型腔高度Bxx2 = B2+(1〜6) mm,信号辊大端工作面半径Rxl= (0.3〜O . 7) Rdl,信号辊两端侧壁宽度Lxu = Lxi= (1.5〜3) Ldu,信号辊两端侧壁高度Bxu = Bxi = (0.1〜0.3) B;
[0120] 考虑到卧式乳制过程中芯辊进给,保证双辊双进给乳制阶段副进给辊的进给作用 明显,将副进给辊置于主进给辊对侧,使副进给辊与环件中心连线的夹角Θ设计为40°〜 60。。
[0121] 在本发明的优选实施例中,如图5a_8b所示,两种进给模式下主、副进给辊进给速 度按如下控制:
[0122] 双辊双向进给模式:
[0123] 主进给辊进给速度
Figure CN105964841BD00111
[0124] 副进给辑进给速度V2 = (0.5〜I) Vi
[0125] 单辑单向进给模式:主进给辑进给速度V3= (2〜4) Vi。
[0126] 本发明在具体应用时,以图1某台阶锥形环件为例,其环件小端台阶外半径R1 = 330mm、环件内圆柱面半径ri = 225mm、环件大端台阶外半径R2 = 346mm、环件内锥面大端半径 Γ2 = 275.5mm、环件总高度B = 325mm、环件小端台阶高度Bi = 55mm、环件大端台阶高度B2 = 60mm、环件内圆柱面高度B3 = 113mm、环件中间外锥面锥角S1 = 15°、环件内锥面锥角δ = 13.4 °、环件小端台阶凹槽深Hi = 40mm、环件大端台阶凹槽深Η2 = 45mm。
[0127] 其复合乳成形方法包括以下内容:
[0128] S1、制坯
[0129] 根据环坯尺寸设计方法,取乳制比K=I.8,烧损系数ω =3%,确定环坯小端外圆 柱面外半径Rio = 256mm、环还内圆柱面半径rio= 125mm,环还大端外圆柱面外半径R20 = 266mm,环还内维面大端半径r2Q= 176mm,环还总高度Bo = 325mm,环还小端外圆柱面高度Bio = 55mm,环还大端外圆柱面高度B2〇 = 60mm,环还内圆柱面高度B3Q= 113mm;
[0130] 由于采取闭式孔型,环坯与环件各处对应的高度保持不变,按环坯尺寸,将棒料段 (材料为TC4钛合金)从室温均匀加热到始端温度(950〜980°C),然后将热态的棒料段进行 压力机锻造成乳制用环坯;
[0131] S2、乳制孔型设计
[0132] 主进给辑工作面设计:设计主进给辑结构如图4a所示,主进给辑大端凸台深Hdi = 42mm,主进给辑小端凸台深Hd2 = 47mm,凸台大端工作半径Rdi = 526mm,凸台面锥角Sd = 15°, 主进给辑大端型腔高度Bdxi = 56mm,主进给辑小端型腔高度BdX2 = 61mm,主进给辑上下侧壁 宽度Uu = Ldi = 65mm,主进给辑上下侧壁高低Bdu = Bdi = 30mm;
[0133] 芯辑工作面设计:设计芯辑结构如图4b所示,芯辑总高度Bm = 380mm,圆柱面半Rmi =100mm,圆柱面高度Bmi = 144mm,锥角5m= 13.4°;
[0134] 副进给辑工作面设计:设计副进给辑结构如图4c所示,g[J进给辑大端凸台深Hci = 42mm,副进给辑小端凸台深HC2 = 47mm,凸台大端工作半径Rci = 176mm,锥角5d = 15°,主进给 车昆型大端腔高度Βμι = 56mm,主进给辑型小端腔高度Bd = 61mm,主进给辑上下侧壁宽度Lcu =Ld = 80mm,主进给辑上下侧壁高低Bcu = Bed = 30mm;
[0135] 信号辊工作面设计:设计信号辊结构如图4d所示,信号辊大端凸台深Hxl = 42mm,小 端凸台深HX2 = 47mm,凸台大端工作半径Rxi = 176mm,锥角δχ= 13.4°,信号辑大端型腔高度 BxxI = 56mm,信号辑小端腔高度Bxx2 = 6 Imm,信号辑上下侧壁宽度Lxu = La = 80mm,信号辑上 下侧壁高低Bxu = Bxi = 30mm;
[0136] S3、乳制成形:如图5a_8b所示,将加工的乳制孔型安装于乳制设备内,将加工的环 坯放置于芯辊上,调整副进给辊位置,使其与环件中心连线的夹角角度Θ为40°,环坯进入主 进给辑、副进给辑以及芯辑构成的乳制孔型,控制芯辑按lmm/s勾速进给,副进给辑沿着Θ为 40°的角度按0.6mm/s匀速进给,当环坯表面轮廓充满乳辊型腔后,解除副进给辊的约束,使 环坯进入主进给辊和芯辊构成的乳制孔型,控制芯辊按2mm/s匀速进给进行乳环;当环坯外 快达到预定尺寸时,控制主进给辊按0.3mm/s匀速进给进行整形乳制,最后停止进给,控制 芯辊退回初始位置,取出成形环件。
[0137] 经统计,相比该零件传统成形工艺,本发明采用双进给复合乳环成形工艺,可节约 材料约20%,提高生产效率约5倍,降低生产成本约25 %。
[0138] 其它材料和尺寸规格的斜槽型截面环件复合乳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。
[0139]应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换, 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1. 一种斜槽截面环件复合进给精密乳制成形方法,其特征在于,包括以下步骤: 51、 环坯设计: 5101、 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ω为3%〜 5%,确定环还体积Vo= (1+ω) V (1) 式中,V为斜槽型截面环件体积; 5102、 根据形状相似原则,设计环坯的外轮廓为平滑连接的上下外圆柱面和中间外锥 面,其内轮廓与环件内轮廓相似,即具有内圆柱面和内锥面; 52、 乳制孔型设计:乳制孔型设计成闭式孔型,复合乳环过程包含双辊双向进给和单辊 单向进给两种进给模式,双辊双向进给乳环阶段,乳制孔型由主进给辊、芯辊和副进给辊工 作面组成,单辊单向进给乳环阶段,乳制孔型由主进给辊和芯辊工作面组成: 5201、 主进给辊和芯辊工作面设计:主进给辊工作面设计为带有成形环件凹斜槽锥形 外表面的凸台,芯辊工作面设计为由圆柱面和锥形面组成; 5202、 副进给辊工作面设计:为保证孔型对应,副进给辊型腔结构设计为与主进给辊一 致; 5203、 信号辊工作面设计:为保证孔型对应,信号辊型腔结构设计为与主进给辊一致; 53、 乳制成形:加工环坯和乳制孔型,在乳制设备上安装好乳制孔型,将环坯置于主进 给辊上,调整副进给辊和信号辊位置,按照双辊双向进给和单辊单向进给两种进给模式复 合进行乳制:首先采用双辊双向进给模式,主进给辊和副进给辊均以慢速进给,使环坯咬入 乳制孔型,并在未锻透情况下产生局部变形,金属主要沿径向流动填充乳辊型腔而成形斜 槽;当环坯表面轮廓基本充满乳辊型腔后,停止副进给辊进给,采用单辊单向进给模式,提 升主进给辊进给速度,使环件锻透产生直径扩大的整体变形,此时副进给辊紧贴环坯随其 直径扩大而向后移动,起普通乳环导向辊作用,当环坯直径扩大至与信号辊接触时,停止主 进给辊进给,乳制过程结束。
2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤SlOl中,斜槽型截面环件的外轮廓为 两个不同外径的上下台阶和中间外锥面,其内轮廓为内圆柱面和内锥面,斜槽型截面环件 体积V为:
Figure CN105964841BC00021
式中=R1—环件小端台阶外半径,R2—环件大端台阶外半径,
Figure CN105964841BC00022
环件内圆柱面半径,^一环件内锥面大端半径._ _ .
Figure CN105964841BC00023
.-环件内锥 面锥角J1 一环件中间外锥面锥角,H1—环件小端台阶凹槽深,H2—环件大端台阶凹槽深, Bl 一环件小端台阶高度,B2 一环件大端台阶高度,B3 一环件内圆柱面高度,B_环件总高度; 步骤S102中,环坯内锥面锥角δ〇 = δ,环坯内圆柱面半径^
Figure CN105964841BC00024
其中K为乳制比, 取1.2〜3,环坯内锥面大端半径
Figure CN105964841BC00025
由于采用闭式孔型乳制,取环坯总高度Β〇 = Β,环坯小端外圆柱面高度Biq = B1,环坯大端 外圆柱面高度B2q = B2,环坯内圆柱面高度B3q = B3; 环坯体积V0为
Figure CN105964841BC00031
为保证凹槽处台阶充型完整,需要保证环坯上下外圆柱端的体积比例与环件上下台阶 端体积比例相等,即:
Figure CN105964841BC00032
Figure CN105964841BC00033
由公式⑴至公式(6)可以得出环坯小端外圆柱面外半径Rkk环坯内圆柱面半径r1Q、环 坯大端外圆柱面外半径R2Q以及环坯内锥面大端半径r20。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤S201中,主进给辊凸台面锥角3(1 = 31, 主进给棍大端凸台深Hdi = Hi+ (1〜2) mm,主进给棍小端凸台深Hd2 = H2+ (1〜2) mm,主进给棍 高度Bd = B+ (10〜40) mm,主进给棍大端型腔高度Bdxi = Bi+ (1〜6) mm,主进给棍小端型腔高度 Bdx2 = B2+ (1 〜6) mm; 芯辊锥形面锥角δm = δ,芯辊工作面高度心=8+(20〜80)mm,芯辊圆柱面高度Bml = B3+ (10 〜40) mm; 主进给辊和芯辊工作面半径需要满足如下4个条件: 为使环坯产生连续的乳制变形,主进给辊和芯辊的小端工作半径应满足稳定乳制条件 ①:
Figure CN105964841BC00034
其中,Rd2为主进给棍凸台小端工作半径,Rdl为主进给棍凸台大端工作半径,Rml为芯棍 小端工作半径,Rm2为芯辊大端工作面半径,摩擦角P = arctarui,y为摩擦系数; 为了保证芯辊的强度以及与环坯内径的的几何关系,芯辊工作面半径应满足条件②:
Figure CN105964841BC00035
根据设备要求,主进给辊和芯辊的闭合中心距应在设备极限闭合中心距范围内,即满 足条件③:
Figure CN105964841BC00036
其中,Smax为设备最大闭合中心距,Smin为设备最小闭合中心距; 根据主进给辊和芯辊的几何特征,各自的工作半径应满足条件④:
Figure CN105964841BC00037
Figure CN105964841BC00041
根据条件①②③④确定主进给辊和芯辊工作半径Rd1、Rd2、Rm^PRm2; 在主进给辊上设计两端侧壁形成闭式孔型,侧壁径向宽度不能大于环件端面壁厚,即 主进给辊大端侧壁宽度Ldu<Ri-n,取Ldu= (0.5〜0.8) (Rw-no+fo-n); 主进给辊小端侧壁宽度Ldi = Ldu,Bdu = Bdi= (0.1〜0.3) B,Bdu为主进给辊大端侧壁高度, Bdi为小端侧壁高度。
4. 根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤S202中,副进给辊凸台面锥角Sc = S1, 副进给棍大端凸台深Hci = Hi+ (1〜2) mm,副进给棍小端凸台深HC2 = H2+ (1〜2) mm,副进给棍 高度Bc = B+ (1〜4) mm,g[J进给大端棍型腔高度BcxI = Bio+ (1〜6) mm,g[J进给小端棍型腔高度 BCX2 = B2q+ (1〜6) mm,g[J进给棍大端工作面半径Rci= (0.3〜0.7) Rdi,副进给棍两端侧壁宽度 Lcu = Lcd= (1.5〜3) Ldu,副进给棍两端侧壁高度Boj = Bcd= (0.1〜0.3) B。
5. 根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤S203中,信号辊凸台面锥角Sx = S1,信 号棍大端凸台深Hxi = Hi+ (1〜2) mm,信号棍小端凸台深Hx2 = H2+ (1〜2) mm,信号棍高度Bx = B + (1〜4) mm,信号辊大端型腔高度Bxxl = B^a〜6) mm,信号辊小端型腔高度Bxx2 = B2+(1〜6) mm,信号辊大端工作面半径Rxl= (0.3〜O . 7) Rdl,信号辊两端侧壁宽度Lxu = Lxi= (1.5〜3) Ldu,信号辊两端侧壁高度Bxu = Bxi = (0.1〜0.3) B; 考虑到卧式乳制过程中芯辊进给,保证双辊双进给乳制阶段副进给辊的进给作用明 显,将副进给辊置于主进给辊对侧,使副进给辊与环件中心连线的夹角Θ设计为40°〜60°。
CN201610310801.7A 2016-05-12 2016-05-12 一种斜槽截面环件复合进给精密轧制成形方法 Active CN105964841B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610310801.7A CN105964841B (zh) 2016-05-12 2016-05-12 一种斜槽截面环件复合进给精密轧制成形方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610310801.7A CN105964841B (zh) 2016-05-12 2016-05-12 一种斜槽截面环件复合进给精密轧制成形方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105964841A CN105964841A (zh) 2016-09-28
CN105964841B true CN105964841B (zh) 2017-12-08

Family

ID=56991618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610310801.7A Active CN105964841B (zh) 2016-05-12 2016-05-12 一种斜槽截面环件复合进给精密轧制成形方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105964841B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108568489A (zh) * 2018-03-30 2018-09-25 武汉理工大学 一种圆锥滚子轴承外圈精密冷轧成形方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106825340B (zh) * 2017-03-01 2018-07-17 西北工业大学 一种钛合金c型截面锥度环件轧制的坯料设计方法
CN108672619A (zh) * 2018-04-28 2018-10-19 武汉理工大学 一种圆锥滚子轴承内圈冷轧成形方法
CN110479922B (zh) * 2019-08-02 2020-08-04 武汉理工大学 大型薄壁外t形环状构件约束轧制成形方法
CN111318630B (zh) * 2020-03-18 2021-07-20 武汉理工大学 一种圆锥滚子轴承内圈近净复合轧制成形方法
CN111331063B (zh) * 2020-03-31 2021-05-28 武汉理工大学 一种复杂齿轮坯锻件低耗高性能近净冷轧制成形方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU871942A1 (ru) * 1980-02-06 1981-10-15 Предприятие П/Я А-3681 Инструмент дл раскатки колец
JPH0225236A (en) * 1988-07-12 1990-01-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Ring rolling mill
CN101791670A (zh) * 2010-03-05 2010-08-04 武汉理工大学 可实现在线测量控制的立式轧环机
CN102357531A (zh) * 2011-10-18 2012-02-22 武汉理工大学 一种厚壁深槽环件复合轧制成形工艺
CN102527890A (zh) * 2011-11-21 2012-07-04 江绍成 多功能卧式辗环机
CN102861840A (zh) * 2012-08-31 2013-01-09 武汉理工大学 一种非对称双台阶回转体零件三辊横轧成形方法
CN103230993A (zh) * 2013-05-23 2013-08-07 西安石油大学 一种确定圆锥台截面环件径向辗扩毛坯尺寸的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU871942A1 (ru) * 1980-02-06 1981-10-15 Предприятие П/Я А-3681 Инструмент дл раскатки колец
JPH0225236A (en) * 1988-07-12 1990-01-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Ring rolling mill
CN101791670A (zh) * 2010-03-05 2010-08-04 武汉理工大学 可实现在线测量控制的立式轧环机
CN102357531A (zh) * 2011-10-18 2012-02-22 武汉理工大学 一种厚壁深槽环件复合轧制成形工艺
CN102527890A (zh) * 2011-11-21 2012-07-04 江绍成 多功能卧式辗环机
CN102861840A (zh) * 2012-08-31 2013-01-09 武汉理工大学 一种非对称双台阶回转体零件三辊横轧成形方法
CN103230993A (zh) * 2013-05-23 2013-08-07 西安石油大学 一种确定圆锥台截面环件径向辗扩毛坯尺寸的方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108568489A (zh) * 2018-03-30 2018-09-25 武汉理工大学 一种圆锥滚子轴承外圈精密冷轧成形方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105964841A (zh) 2016-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105964841B (zh) 一种斜槽截面环件复合进给精密轧制成形方法
CN102489639B (zh) 一种高合金钢大型环件细晶轧制成形方法
CN100506422C (zh) 风力发电塔筒法兰锻辗成形方法
CN102489638B (zh) 一种大型内台阶环件径轴向轧制成形方法
CN101829745B (zh) 双沟槽截面环件冷辗扩成形的方法
CN102688962B (zh) 一种大型内台阶环件对称轧制成形方法
CN102240774B (zh) 弧齿锥齿轮精锻成型制造方法
CN102615223B (zh) 同时辗扩两个梯形截面法兰环锻件的方法
CN103316926B (zh) 一种l型截面汽车轮毂轴承环件冷轧成形方法
CN104384826A (zh) 一种gh4169合金内机匣异形环件锻造成形方法
CN101758149B (zh) 回转体轴类无料头楔横轧制方法及专用模具
CN104259762A (zh) 一种f22合金非等截面法兰环件锻造成形方法
CN110640060B (zh) 一种大型复杂盆形环件近净复合成形工艺方法
CN104226868B (zh) 一种球阀阀体复合轧环成形方法
Peng et al. Multi-wedge cross wedge rolling process of 42CrMo4 large and long hollow shaft
CN104259354B (zh) 一种球阀法兰复合轧环成形方法
CN104646932A (zh) 一种高精密冷拔焊管的制造方法
CN104772605A (zh) 一种小尺寸外径锥形截面环件轧制成形的方法
CN101856706B (zh) 一种汽车发动机气门毛坯的二次楔入楔横轧精确成形方法
CN103521522B (zh) 一种半轴套管的楔横轧精密成形方法
CN104368621B (zh) 一种金属板材的制造方法
CN102861840B (zh) 一种非对称双台阶回转体零件三辊横轧成形方法
CN204620715U (zh) 一种适用于大批量生产多种截面形状金属线材的系统
CN107876672A (zh) 一种法兰球阀端盖碾环成形方法
CN203886955U (zh) 一种无缝钢管的冷拔内模及冷拔模具

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant