CN109108198B - 一种大直径薄壁管的旋转径向锻造方法 - Google Patents

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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J7/00—Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/02—Special design or construction
    • B21J7/14—Forging machines working with several hammers
    • B21J7/16—Forging machines working with several hammers in rotary arrangements

Abstract

本发明公开了一种大直径薄壁管的旋转径向锻造方法，解决了径向精密锻造超大直径超薄壁管汽车传动轴时内孔成型不规则、内孔褶皱甚至破裂等问题。包括以下步骤：步骤1、旋锻模张开；步骤2、夹紧工件；步骤3、震动系统开启，夹头旋转；步骤4、夹头前进，带动工件至旋锻模的加工位置；步骤5、旋转径向锻造；步骤6、夹头后退，带动工件退回80mm后暂停；步骤7、旋锻模张开；步骤8、夹头后退，带动工件退回下料位置，取下工件，完成加工。

Description

一种大直径薄壁管的旋转径向锻造方法
技术领域
本发明涉及旋转径向锻造技术领域，特别是涉及一种大直径薄壁管的旋转径向锻造方法。
背景技术
在旋转径向锻造中，因原材料为大直径(50mm以上)、薄管壁(2mm以下)，外径变化比大(外径缩小10％以上)，金属存在流动不规则、流动过程中金属产生褶皱、甚至破裂等缺陷，不仅无法满足产品图要求，而且存在锻造后焊缝开裂的情况，对产品性能及安全造成极大的隐患。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大直径薄壁管的旋转径向锻造方法，解决了径向精密锻造超大直径超薄壁管汽车传动轴时内孔成型不规则、内孔褶皱甚至破裂等问题。
本发明的目的是这样实现的：
一种大直径薄壁管的旋转径向锻造方法，包括以下步骤：
步骤1、旋锻模张开；
步骤2、通过旋锻机夹头夹紧工件；
步骤3、旋锻机震动系统开启，夹头旋转，并带动工件旋转；
步骤4、夹头前进，带动工件至旋锻模的加工位置；
步骤5、旋转径向锻造
步骤5.1、旋锻模合模，至第一加工尺寸，所述第一加工尺寸在加工前尺寸和成品尺寸之间；
步骤5.2、旋锻模合模，至第二加工尺寸，所述第二加工尺寸在第一加工尺寸和成品尺寸之间；
步骤5.3、旋锻模合模，至成品尺寸，同时工件向前运动2mm，然后暂停1秒；
步骤6、夹头后退，带动工件退回80mm后暂停；
步骤7、旋锻模张开；
步骤8、夹头后退，带动工件退回下料位置，取下工件，完成加工。
优选地，所述大直径薄壁管为传动轴，外圆直径70mm，需要锻造一端旋锻至外圆直径57mm。
优选地，步骤1、步骤7中，旋锻模张开至RL75mm。
优选地，步骤2中，通过机械手自动上料至夹持位置，再通过夹头夹紧工件。
优选地，步骤3中，夹头带动工件旋转的转速为60转/分。
优选地，步骤4包括：
步骤4.1、A轴以F20000的速度送至距旋锻模端面100mm；
步骤4.2、A轴以F2000的速度送至旋锻模的加工位置，A轴停止。
优选地，步骤5.1中：旋锻模以H300的速度合模至RL68mm；
步骤5.2中：使用G40代码，以H150的速度合模至RL58mm；
步骤5.3中：使用G48代码，以H50的速度合模至RL57mm。
优选地，步骤6中，夹头后退的速度为F1000，退回一段后暂停的时间为1秒。
优选地，步骤7中，旋锻模先以H50的速度张开1mm，然后以H450的速度张开至RL75。
优选地，旋锻模的工作面的断面包括位于中间的圆弧，以及对称位于圆弧两侧，且与圆弧相切的两条直线，旋锻模工作面圆弧直径等于被工件成品直径加2mm，两条直线的夹角为120°-130。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明只需设计一幅旋锻模，一个自动加工的程序即可，只需增加极少的生产成本，即可解决使用径向精密锻造设备加工大直径、薄管壁零件时出现的褶皱、破裂等技术问题，有效的提升了产品质量，降低了操作难度。
附图说明
图1为工件成品的结构示意图；
图2为旋锻模的结构示意图；
图3为图2的侧视示意图。
具体实施方式
在本实施案例中，零件长935mm，最大外径φ70mm，壁厚1.5mm,需通过旋转径向锻造将一端收缩至φ57mm，外圆、内孔尺寸稳定，无褶皱裂纹等缺陷，且溃缩过程中焊缝不开裂。
现结合附图2、3对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明。
需要的准备工装如下：
(1)旋锻模一付
旋锻模参数设计的典型特征见附图3，工作面使用了圆弧与130°相切直线的设计方案。
(2)夹头一付
其步骤如下：
步骤1.旋锻模张开至RL75(RL为调整锤头位置的程序代码)；
步骤2.机械手自动上料至夹持位置；
步骤3.夹头夹紧；
步骤4.震动系统开，工件以60转/分的速度旋转。
步骤5.A轴以F20000的速度送至距旋锻模断面100mm(A轴为工件进给的主轴，F代表A轴的运动速度)；
步骤7.A轴以F2000的速度送至加工位置，A轴停止；
步骤8.旋锻模以H300的速度合模(通过旋锻锤头加工)至RL68；
步骤9.使用G40代码不停止继续以H150的速度合模至RL58(H为锤头合模的运动速度)；
步骤10.使用G48代码以H50的速度合模至RL57，同时工件向前运动2mm；
步骤11.暂停1秒，使圆弧成型更饱满；
步骤12.A轴以F1000的速度退回80mm后暂停，使外圆尺寸更稳定；
步骤13.旋锻模以H50的速度展开1mm，然后以H450的速度张开至RL75；有效控制工件的变形。
步骤14.工件退回。
旋锻模设计时，在考虑大锻造比下如何实现缩径的同时，需要考虑在锻造过程中锻造接触面积，引向金属的流动，避免出现金属褶皱、破裂等缺陷。针对本案例，其典型特征为：(1)工作面为一段圆弧与两条相切直线构成。(2)旋锻模工作面圆弧φ＝被加工面圆弧φ+2mm
(3)两条相切直线的角度为120°-130°，本案例取值为130°。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种大直径薄壁管的旋转径向锻造方法，其特征在于，所述大直径薄壁管为传动轴，外圆直径70mm，需要锻造一端旋锻至外圆直径57mm，包括以下步骤：
步骤1、旋锻模张开；
步骤2、通过旋锻机夹头夹紧工件；
步骤3、旋锻机震动系统开启，夹头旋转，并带动工件旋转；
步骤4、夹头前进，带动工件至旋锻模的加工位置；
步骤5、旋转径向锻造
步骤5.1、旋锻模合模，至第一加工尺寸，所述第一加工尺寸在加工前尺寸和成品尺寸之间；
步骤5.1中：旋锻模以H300的速度合模至RL68 mm；
步骤5.2、旋锻模合模，至第二加工尺寸，所述第二加工尺寸在第一加工尺寸和成品尺寸之间；
步骤5.2中：使用G40代码，以H150的速度合模至RL58 mm；
步骤5.3、旋锻模合模，至成品尺寸，同时工件向前运动2mm，然后暂停1秒；
步骤5.3中：使用G48代码，以H50的速度合模至RL57 mm；
步骤6、夹头后退，带动工件退回80mm后暂停；
步骤6中，夹头后退的速度为F1000，退回一段后暂停的时间为1秒；
步骤7、旋锻模张开；
步骤7中，旋锻模先以H50的速度张开1mm，然后以H450的速度张开至RL75；
步骤8、夹头后退，带动工件退回下料位置，取下工件，完成加工；
RL为调整锤头位置的程序代码。
2.根据权利要求1所述的一种大直径薄壁管的旋转径向锻造方法，其特征在于，步骤2中，通过机械手自动上料至夹持位置，再通过夹头夹紧工件。
3.根据权利要求1所述的一种大直径薄壁管的旋转径向锻造方法，其特征在于，步骤3中，夹头带动工件旋转的转速为60转/分。
4.根据权利要求1所述的一种大直径薄壁管的旋转径向锻造方法，其特征在于，步骤4包括：
步骤4.1、A轴以F20000的速度送至距旋锻模端面100mm；
步骤4.2、A轴以F2000的速度送至旋锻模的加工位置，A轴停止；
A轴为工件进给的主轴。
5.根据权利要求1所述的一种大直径薄壁管的旋转径向锻造方法，其特征在于，旋锻模的工作面的断面包括位于中间的圆弧，以及对称位于圆弧两侧，且与圆弧相切的两条直线，旋锻模工作面圆弧直径等于被工件成品直径加2mm，两条直线的夹角为120°-130° 。
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