CN109201984B - 一种锥形筒体的锻造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锥形筒体的锻造方法。本发明的方法包括如下步骤：第一步：将空心钢锭加热到1150℃±100℃，随炉保温1‑3小时，然后进行开坯锻造，制得毛坯；第二步：回炉加热坯料至1150℃±100℃，随炉保温1‑3小时，将工艺设计过程中得出的坯料进给量、芯轴转角、砧子的压下率和下行速度等参数，以CNC代码形式输入数控操作系统中，借助数控锻造装置实现全自动化完成锥筒锻造成形。本发明可以改善传统方法中锻造火次多，生产效率低，资源耗费大、产品机械性能不稳定等缺点，从根本上避免传统人工锻造生产过程中产品质量不稳定等问题，有效提高产品合格率以及降低技术工人的劳动强度。

Description

一种锥形筒体的锻造方法
技术领域：
本发明涉及一种锥形筒体的锻造方法，属于锻造技术制造领域。
背景技术：
现有技术生产带直边锥形筒体锻件的方法主要采用自由锻造制成，其主要锻造工序为：
第一火：钢锭压钳把，倒棱，去除水冒口；
第二火：镦粗、拔长、下料；
第三火：拔长滚圆、镦粗；
第四火：拔长滚圆、镦粗、冲孔、扩孔；
第五火：芯轴拔长成品长度，再经芯轴拔长成形阶梯坯料；
第六火：进行马架扩孔成形筒体锥度；
第七火：使用专用整形模具成形锥筒两端直边，并整形成锻件图尺寸。
传统工艺方法有如下缺点：
1.锻造火次多，生产周期长，生产效率低，材料利用率低，浪费原材料；
2.锻件质量很大程度上取决于工人的实际操作经验，容易因人为操作紧张而造成产品质量差，且产品性能不稳定等不足。
3.传统方法自动化程度低，且锻件尺寸精度不易把控。
发明内容
本发明的目的是提供一种锥形筒体的锻造方法，该锻造方法将工艺设计过程中得出的坯料进给量、芯轴转角、砧子的压下率和下行速度等参数，以CNC代码形式输入数控操作系统中，借助数控锻造装置实现全自动化渐进锻造成形锥形筒体。此外，还可以改善传统方法中锻造火次多，生产效率低，资源耗费大、产品机械性能不稳定等缺点，从根本上避免传统人工锻造生产过程中产品质量不稳定等问题，有效提高产品合格率以及降低技术工人的劳动强度。
上述的目的通过以下技术方案实现：
一种锥形筒体的锻造方法，该方法包括如下步骤：
第一步：将空心钢锭将热到1150℃±100℃，随炉保温1-3小时，然后进行开坯锻造，制得毛坯；
第二步：回炉加热坯料至1150℃±100℃，随炉保温1-3小时，将工艺设计过程中得出的坯料进给量、芯轴转角、砧子的压下率和下行速度等参数，以CNC代码形式输入数控操作系统中，借助数控锻造装置实现全自动化完成锥筒锻造成形。
所述的锥形筒体的锻造方法，第一步中所述的空心钢锭的轴向长度为目标锻件的0.75-0.9倍，空心钢锭壁厚为目标锻件的1.5-2.5倍。
所述的锥形筒体的锻造方法，第一步中所述的开坯锻造包括芯轴扩孔工序。
所述的锥形筒体的锻造方法，所述的开坯锻造和所述的锥筒锻造成形过程中，空心钢锭坯料进给量从坯料一段到另一端是逐渐增加的，进给量L＝Al·x,其中，A∈[0,100]，l为空心钢锭坯料轴向长度，x为圆周锻造道次数。
所述的锥形筒体的锻造方法，所述的开坯锻造和所述的锥筒锻造成形过程中，芯轴转角为10°～30°。
所述的锥形筒体的锻造方法，所述的锥筒锻造成形过程中单砧的压下率为空心圆柱坯料的10％至30％。
所述的锥形筒体的锻造方法，所述的锥筒锻造成形过程中，砧子的空行程速度为30mm/s-60mm/s，芯轴扩孔时砧子的下行速度为15mm/s-30mm/s。
所述的锥形筒体的锻造方法，在借助数控锻造装置实现全自动化完成锥筒锻造成形过程中，单砧压下时，数控锻造装置按如下流程进行：
a.锻造前，将目标锻件成品尺寸a，各道次压下量α，以及空行程下下行量δ等锻造参数输入数控系统中；
b.开锻时，砧子与芯轴接触，整个系统清零，锻造装置位移以砧子与芯轴接触面为零点，使用位移盘将砧子上升至一定高度停止，将空心圆柱坯料装入芯轴，按“开锻”按钮，砧子上升至上极限点A，然后自动向下；
c.砧子向下运行一个预先设定的δ值，到达连锁、降速点B。如果操作机的动作尚未完成，则砧子上升返回到A点再下行；
d.如果操作机动作完成，砧子经过B点下行，接触空心圆柱毛坯后自动检测出毛坯的原始厚度S0,根据此值和预先设定的压下率其中S1为坯料单次压下后的厚度,再根据压下量α＝s0(1-γ),系统可自动计算α值，并且按α值下压；
e.坯料被压下α值后，到达D点，发出返回信号。但是，有由于动作滞后，砧子将继续下压，出现超程；
f.砧子到达E点才真正返回，D点到达E点的距离为超程量；
g.砧子向上放回一个α值到达F点。F点大致接近坯料初始表面；
h.砧子继续上行一个δ值到达联动点G，向操作机发出联动指令；
i.砧子从G点再上行一个δ值，到达上限定点H；
j.芯轴带动坯料转动10°～30°，再重复b～h步骤进行重复工作，直至该段毛坯加工完成；
k.操作机夹持芯棒带动坯料向前进给y，再重复上述工作流程，依次完成坯料整个轴向长度的加工，成形锥形筒体；
在锻造的过程中，每个锻造道次开始第一次压下时，数控系统将自动检测空心圆柱坯料的厚度s0，并与a+Δg(Δg-精整留量)进行比较，当砧子的压下可分三种状态，而控制系统能自动辨别：
s1＝s0-α＞a+Δg
式中：Δg-精整留量
当压下α量后，坯料厚度仍大于锻件成品尺寸与精整留量之和，这是常规道次，
s1＝s0-α＜a+Δg
当还没有压完α量，坯料的厚度就已经达到a+Δg，这是过渡道次，在这种情况下，不能再压下量为α时发出返回信号，而是要在砧子下行至a+Δg时发出返回信号。此时，所选择的精整量一定要大于超程量，
s0≤a+Δg为精整道次，这时主要解决超程补偿问题，使锻件达到所要求的尺寸。
有益效果：
该锻造方法基于数控操作系统，依据预先设定的操作程序，实现锻造过程全自动化。此外，还可以改善传统方法中锻造火次多，生产效率低，资源耗费大、产品机械性能不稳定等缺点，从根本上避免传统人工锻造生产过程中产品质量不稳定等问题，有效提高产品合格率以及降低技术工人的劳动强度。
附图说明
图1为目标锥形筒体锻件示意图。
图2为数控锻造成形锥形筒体锻件的操作流程示意图。
图3为数控锻造成形锥形筒体锻件单砧下压操作原理流程图。
图2中：1.砧子；2.空心圆柱坯料；3.芯轴。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
一种锥形筒体的锻造方法，该方法包括如下步骤：
第一步：将空心钢锭将热到1150℃±100℃，随炉保温1-3小时，然后进行开坯锻造，制得毛坯。
第二步：回炉加热坯料至1150℃±100℃，随炉保温1-3小时，将工艺设计过程中得出的坯料进给量、芯轴转角、砧子的压下率和下行速度等参数，以CNC代码形式输入数控操作系统中，借助数控锻造装置实现全自动化完成锥筒锻造成形。
所述的锥形筒体的锻造方法，在借助数控锻造装置实现全自动化完成锥筒锻造成形过程中，单砧压下时，数控锻造装置按如下流程进行：
a.锻造前，将目标锻件成品尺寸a，各道次压下量α，以及空行程下下行量δ等锻造参数输入数控系统中；
b.开锻时，砧子与芯轴接触，整个系统清零，锻造装置位移以砧子与芯轴接触面为零点，使用位移盘将砧子上升至一定高度停止，将空心圆柱坯料装入芯轴，按“开锻”按钮，砧子上升至上极限点A，然后自动向下；
c.砧子向下运行一个预先设定的δ值，到达连锁、降速点B。如果操作机的动作尚未完成，则砧子上升返回到A点再下行；
d.如果操作机动作完成，砧子经过B点下行，接触空心圆柱毛坯后自动检测出毛坯的原始厚度S0,根据此值和预先设定的压下率其中S1为坯料单次压下后的厚度,再根据压下量α＝s0(1-γ),系统可自动计算α值，并且按α值下压；
e.坯料被压下α值后，到达D点，发出返回信号。但是，有由于动作滞后，砧子将继续下压，出现超程；
f.砧子到达E点才真正返回，D点到达E点的距离为超程量；
g.砧子向上放回一个α值到达F点。F点大致接近坯料初始表面；
h.砧子继续上行一个δ值到达联动点G，向操作机发出联动指令；
i.砧子从G点再上行一个δ值，到达上限定点H；
j.芯轴带动坯料转动10°～30°，再重复b～h步骤进行重复工作，直至该段毛坯加工完成；
k.操作机夹持芯棒带动坯料向前进给y，再重复上述工作流程，依次完成坯料整个轴向长度的加工，成形锥形筒体；
在锻造的过程中，每个锻造道次开始第一次压下时，数控系统将自动检测空心圆柱坯料的厚度s0，并与a+Δg(Δg-精整留量)进行比较，当砧子的压下可分三种状态，而控制系统能自动辨别：
s1＝s0-α＞a+Δg
式中：Δg-精整留量
当压下α量后，坯料厚度仍大于锻件成品尺寸与精整留量之和，这是常规道次，
s1＝s0-α＜a+Δg
当还没有压完α量，坯料的厚度就已经达到a+Δg，这是过渡道次，在这种情况下，不能再压下量为α时发出返回信号，而是要在砧子下行至a+Δg时发出返回信号。此时，所选择的精整量一定要大于超程量，
s0≤a+Δg为精整道次，这时主要解决超程补偿问题，使锻件达到所要求的尺寸。
所述的锥形筒体的锻造方法，第一步中所述的空心钢锭的轴向长度为目标锻件的0.75-0.9倍，空心钢锭壁厚为目标锻件的1.5-2.5倍。
所述的锥形筒体的锻造方法，第一步中所述的开坯锻造包括芯轴扩孔工序。
所述的锥形筒体的锻造方法，所述的开坯锻造和所述的锥筒锻造成形过程中，空心钢锭坯料进给量从坯料一段到另一端是逐渐增加的，进给量L＝Al·x,其中，A∈[0,100],l为空心钢锭坯料轴向长度，x为圆周锻造道次数。
所述的锥形筒体的锻造方法，所述的开坯锻造和所述的锥筒锻造成形过程中，芯轴转角为10°～30°。
所述的锥形筒体的锻造方法，所述的锥筒锻造成形过程中单砧的压下率为空心圆柱坯料的10％至30％。其中大端压下量为25％至30％之间，中间段压下量为18％-26％之间，小端压下量控制在10％-20％之间
所述的锥形筒体的锻造方法，所述的锥筒锻造成形过程中，砧子的空行程速度为30mm/s-60mm/s，芯轴扩孔时砧子的下行速度为15mm/s-30mm/s。
应当指出，上述实施实例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种锥形筒体的锻造方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
第一步：将空心钢锭加热到1150℃±100℃，随炉保温1-3小时，然后进行开坯锻造，制得毛坯；
第二步：回炉加热坯料至1150℃±100℃，随炉保温1-3小时，将工艺设计过程中得出的参数，包括坯料进给量、芯轴转角、砧子的压下率和下行速度，以CNC代码形式输入数控操作系统中，借助数控锻造装置实现全自动化完成锥筒锻造成形；
所述的开坯锻造和所述的锥筒锻造成形过程中，空心钢锭坯料进给量从坯料一端到另一端是逐渐增加的，进给量L＝Al·x,其中，A∈[0,100]，l为空心钢锭坯料轴向长度，x为圆周锻造道次数。
2.根据权利要求1所述的锥形筒体的锻造方法，其特征在于：第一步中所述的空心钢锭的轴向长度为目标锻件的0.75-0.9倍，空心钢锭壁厚为目标锻件的1.5-2.5倍。
3.根据权利要求1所述的锥形筒体的锻造方法，其特征在于：第一步中所述的开坯锻造包括芯轴扩孔工序。
4.根据权利要求1所述的锥形筒体的锻造方法，其特征在于：所述的开坯锻造和所述的锥筒锻造成形过程中，芯轴转角为10°～30°。
5.根据权利要求1所述的锥形筒体的锻造方法，其特征在于：所述的锥筒锻造成形过程中单砧的压下量为空心圆柱坯料厚度的10％至30％。
6.根据权利要求1所述的锥形筒体的锻造方法，其特征在于：所述的锥筒锻造成形过程中，砧子的空行程速度为30mm/s-60mm/s，芯轴扩孔时砧子的下行速度为15mm/s-30mm/s。
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