CN106021812A - 一种汽车排气管法兰制造装置及制造方法 - Google Patents

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周建峰
马昌龙
罗孔逍
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Abstract

本发明提出一种汽车排气管法兰制造装置及制造方法，该装置包括：主轧辊，作为驱动辊，以设定角速度沿圆周方向连续旋转；芯辊，其外围设置有法兰环坯和模具，所述芯辊作为加压辊，其按设定速度向所述主轧辊方向不断进给，并在与所述法兰环坯接触面摩擦力的带动下旋转，所述模具在此过程中改变所述法兰环坯的外轮廓形状；所述主轧辊和芯辊之间的法兰环坯在厚度方向受压力并在圆周方向延伸使壁厚减薄、内外直径同时扩大。本发明采用环轧成形的方法，即通过厚板旋压，墩挤出法兰凸缘，这种方法以板料代替棒料，材料成本可以减少三分之一，而且后续机加工余量小，同时环轧工艺具有加工质量好、生产效率高、生产成本低、材料利用率高等优点。

Description

一种汽车排气管法兰制造装置及制造方法
技术领域
本发明涉及汽车零部件制造领域，且特别涉及一种汽车排气管法兰制造装置及制造方法。
背景技术
汽车排气管的主要作用是提高发动机进气量，从而提高发动机的功率和转矩，让发动机性能更稳定。随着汽车产业的发展，排气管作为汽车发动机不可缺少的组件，直接与缸盖相连接，排气管法兰的平面精度高低，对发动机的密封性、动力性和实用性起着至关重要的作用。
目前，在车辆领域，排气管路之间常使用法兰来对管路进行连接，而排气系统由于温度较高，工作环境恶劣，所以法兰面初保证良好的密封显得尤为重要，如果法兰面的加工质量不高，很容易发生气体泄漏。
目前市场上的汽车排气管法兰，采用机加工或热锻的方法，生产效率和材料利用率低，导致成本较高，同时强度方面性能也较差，高温情况下容易损坏，降低产品使用年限。
发明内容
本发明提出一种汽车排气管法兰制造装置及制造方法，采用环轧成形的方法，即通过厚板旋压，墩挤出法兰凸缘，这种方法以板料代替棒料，材料成本可以减少三分之一，而且后续机加工余量小，同时环轧工艺具有加工质量好、生产效率高、生产成本低、材料利用率高等优点。
为了达到上述目的，本发明提出一种汽车排气管法兰制造装置，包括：
主轧辊，作为驱动辊，以设定角速度沿圆周方向连续旋转；
芯辊，其外围设置有法兰环坯和模具，所述芯辊作为加压辊，其按设定速度向所述主轧辊方向不断进给，并在与所述法兰环坯接触面摩擦力的带动下旋转，所述模具在此过程中改变所述法兰环坯的的外轮廓形状；
所述主轧辊和芯辊之间的法兰环坯在厚度方向受压力并在圆周方向延伸使壁厚减薄、内外直径同时扩大。
进一步的，该装置还包括上锥辊和下锥辊，在轧制过程中限制法兰环坯沿高度方向展宽。
进一步的，该装置还包括对称设置的两个支撑辊，用于控制法兰环坯的外径，使法兰环坯在变形过程中均匀变化外径，并在最后归圆时能够顺利成形。
为了达到上述目的，本发明还提出一种汽车排气管法兰制造方法，包括下列步骤：
对汽车排气管法兰进行成形工艺分析，确定工序；
进行法兰环坯板料单向拉伸实验，测试材料应力应变曲线；
计算法兰环坯板料尺寸；
建立法兰环坯板料环轧成形的有限元模型，进行计算机数值模拟；
进行物理试验；
将计算机数值模拟结果跟物理实验对标，修正有限元模型；
改进工艺，进行计算机数值模拟，给出解决方案。
进一步的，所述根据有限元模型进行模拟和进行物理实验采用汽车排气管法兰制造装置进行，该装置包括：
主轧辊，作为驱动辊，以设定角速度沿圆周方向连续旋转；
芯辊，其外围设置有法兰环坯和模具，所述芯辊作为加压辊，其按设定速度向所述主轧辊方向不断进给，并在与所述法兰环坯接触面摩擦力的带动下旋转，所述模具在此过程中改变所述法兰环坯的的外轮廓形状；
所述主轧辊和芯辊之间的法兰环坯在厚度方向受压力并在圆周方向延伸使壁厚减薄、内外直径同时扩大。
进一步的，该装置还包括上锥辊和下锥辊，在轧制过程中限制法兰环坯沿高度方向展宽。
进一步的，该装置还包括对称设置的两个支撑辊，用于控制法兰环坯的外径，使法兰环坯在变形过程中均匀变化外径，并在最后归圆时能够顺利成形。
进一步的，在分析模拟过程中调节参数包括：主轧辊的转速和芯辊的移动速度。
本发明提出的汽车排气管法兰制造装置及制造方法，其有益效果是：
1、加工质量好、生产效率高、生产成本低、材料利用高。
2、环轧变形均匀、深透，金属流线沿圆周方向分布，环壁切向机械性能高。
3、大大减少了实际生产过程中的实验阶段的时间，并能省下更多的成本。
附图说明
图1所示为本发明较佳实施例的汽车排气管法兰制造装置结构俯视图。
图2所示为本发明较佳实施例的汽车排气管法兰制造装置结构正视图。
图3所示为本发明较佳实施例的汽车排气管法兰制造装置结构立体图。
图4所示为本发明较佳实施例的汽车排气管法兰制造方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明的具体实施方式，但本发明不限于以下的实施方式。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1～图3，图1所示为本发明较佳实施例的汽车排气管法兰制造装置结构俯视图。图2所示为本发明较佳实施例的汽车排气管法兰制造装置结构正视图。图3所示为本发明较佳实施例的汽车排气管法兰制造装置结构立体图。
本发明提出一种汽车排气管法兰制造装置，包括：主轧辊100，作为驱动辊，以设定角速度n沿圆周方向连续旋转；芯辊200，其外围设置有法兰环坯300和模具400，所述芯辊200作为加压辊，其按设定速度v向所述主轧辊100方向不断进给，并在与所述法兰环坯300接触面摩擦力的带动下旋转，所述模具400在此过程中改变所述法兰环坯300的的外轮廓形状；所述主轧辊100和芯辊之200间的法兰环坯300在厚度方向受压力并在圆周方向延伸使壁厚减薄、内外直径同时扩大。
根据本发明较佳实施例，该装置还包括上锥辊500和下锥辊600，在轧制过程中限制法兰环坯300沿高度方向展宽。进一步的，该装置还包括对称设置的两个支撑辊700，用于控制法兰环坯300的外径，使法兰环坯300在变形过程中均匀变化外径，并在最后归圆时能够顺利成形。
再请参考图4，图4所示为本发明较佳实施例的汽车排气管法兰制造方法流程图。本发明还提出一种汽车排气管法兰制造方法，包括下列步骤：
步骤S100：对汽车排气管法兰进行成形工艺分析，确定工序；
步骤S200：进行法兰环坯板料单向拉伸实验，测试材料应力应变曲线；
步骤S300：计算法兰环坯板料尺寸；
步骤S400：建立法兰环坯板料环轧成形的有限元模型，进行计算机数值模拟；
步骤S500：进行物理试验；
步骤S600：将计算机数值模拟结果跟物理实验对标，修正有限元模型；
步骤S700：改进工艺，进行计算机数值模拟，给出解决方案。
根据本发明较佳实施例，所述根据有限元模型进行模拟和进行物理实验采用汽车排气管法兰制造装置进行，该装置的结构已在上面进行过说明，这里不在过多阐述。
进一步的，在分析模拟过程中调节参数包括：主轧辊的转速和芯辊的移动速度。
综上所述，本发明提出的汽车排气管法兰制造装置及制造方法，汽车排气管法兰成形包括了板料成形和体积成形，完成其数值模拟将会提供一个高效的材料成形解决方案；为板料环轧成形制定合理的工艺路线；为类似零件成形工艺的编制提供较好的建议。在分析模拟过程中，需要不断调整各类参数，比如主辊的转速，网格的划分，以及芯辊的移动速度，这些都会影响最终成型的实际和结果，因此在模拟中可以有效的进行调整，做出最优的方案选择。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (8)

1.一种汽车排气管法兰制造装置，其特征在于，包括：
主轧辊，作为驱动辊，以设定角速度沿圆周方向连续旋转；
芯辊，其外围设置有法兰环坯和模具，所述芯辊作为加压辊，其按设定速度向所述主轧辊方向不断进给，并在与所述法兰环坯接触面摩擦力的带动下旋转，所述模具在此过程中改变所述法兰环坯的的外轮廓形状；
所述主轧辊和芯辊之间的法兰环坯在厚度方向受压力并在圆周方向延伸使壁厚减薄、内外直径同时扩大。
2.根据权利要求1所述的汽车排气管法兰制造装置，其特征在于，该装置还包括上锥辊和下锥辊，在轧制过程中限制法兰环坯沿高度方向展宽。
3.根据权利要求1所述的汽车排气管法兰制造装置，其特征在于，该装置还包括对称设置的两个支撑辊，用于控制法兰环坯的外径，使法兰环坯在变形过程中均匀变化外径，并在最后归圆时能够顺利成形。
4.一种汽车排气管法兰制造方法，其特征在于，包括下列步骤：
对汽车排气管法兰进行成形工艺分析，确定工序；
进行法兰环坯板料单向拉伸实验，测试材料应力应变曲线；
计算法兰环坯板料尺寸；
建立法兰环坯板料环轧成形的有限元模型，进行计算机数值模拟；
进行物理试验；
将计算机数值模拟结果跟物理实验对标，修正有限元模型；
改进工艺，进行计算机数值模拟，给出解决方案。
5.根据权利要求4所述的汽车排气管法兰制造方法，其特征在于，所述根据有限元模型进行模拟和进行物理实验采用汽车排气管法兰制造装置进行，该装置包括：
主轧辊，作为驱动辊，以设定角速度沿圆周方向连续旋转；
芯辊，其外围设置有法兰环坯和模具，所述芯辊作为加压辊，其按设定速度向所述主轧辊方向不断进给，并在与所述法兰环坯接触面摩擦力的带动下旋转，所述模具在此过程中改变所述法兰环坯的的外轮廓形状；
所述主轧辊和芯辊之间的法兰环坯在厚度方向受压力并在圆周方向延伸使壁厚减薄、内外直径同时扩大。
6.根据权利要求5所述的汽车排气管法兰制造方法，其特征在于，该装置还包括上锥辊和下锥辊，在轧制过程中限制法兰环坯沿高度方向展宽。
7.根据权利要求5所述的汽车排气管法兰制造方法，其特征在于，该装置还包括对称设置的两个支撑辊，用于控制法兰环坯的外径，使法兰环坯在变形过程中均匀变化外径，并在最后归圆时能够顺利成形。
8.根据权利要求5所述的汽车排气管法兰制造方法，其特征在于，在分析模拟过程中调节参数包括：主轧辊的转速和芯辊的移动速度。
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