CN110842120B - 一种大锥度复杂异形环盘类构件的轧旋成形方法 - Google Patents

Abstract

一种大锥度复杂异形环盘类构件的轧旋成形方法，根据确定的毛坯尺寸制得初始毛坯后，通过环轧将初始毛坯轧制成为与最终成形复杂异形环盘件的内径相等、内圆等高的中间毛坯。将中间毛坯进行机械切削加工获得带锥度的轧旋毛坯，最后经轧旋得到所需要的大锥度复杂异形环盘件。本发明具有局部加载的特点，使材料仅在通过轧制孔型时产生局部的塑性变形，成形载荷显著降低，同时又充分拓展了环轧机的作用和功能。采用本发明，使切削量大大减小，材料利用率由30％提高到60％，从而使生产成本降低15％～20％，并且能够有效地解决目前大锥度复杂异形环盘类构件生产过程中存在的圆度质量差、材料利用率低、成本高、性能难以保证的问题。

Description

一种大锥度复杂异形环盘类构件的轧旋成形方法

技术领域

本发明属于塑性加工技术领域，具体涉及一种大锥度复杂异形环盘类构件的轧旋成形方法。

背景技术

复杂异形环盘类构件是指拥有回转体结构，包含端面、外圆和内孔等特征，厚度尺寸小于环宽尺寸且截面形状复杂的金属类构件(魏鹏飞.环盘类零件机器人自动化焊接系统设计与仿真[D].2016.)。该类构件作为各类火箭或者导弹等高端装备的关键基础构件，如火箭发动机燃烧室壳体前后接头，在国防及宇航工业具有广泛且重大的战略需求。由于该类构件具有高径比小、表面轮廓锥度大等特征，几何形状和截面轮廓非常复杂，对传统的环盘件成形工艺形成了巨大挑战，目前还缺乏先进高效的成形制造方法。

目前，这种大锥度复杂异形环盘类构件的成形方法主要有两种。一种是复杂异形环件辗轧成形技术(Seitz J,Jenkouk V,Hirt G.Manufacturing dish shaped rings onradial-axial ring rolling mills[J].Production Engineering-Research andDevelopment,2013,7(6):611-618.)，但由于该类构件表面轮廓锥度较大，轴向不同位置半径差别显著，导致轧制过程中不同位置线速度差异较大，极难实现稳定成形，容易产扭曲、椭圆等成形缺陷，难以实现大锥度复杂异形环盘类构件的精确成形；另一种是先由棒料通过镦粗、冲孔、胀孔工序获得矩形截面环坯，然后在环轧机上轧制得到与最终产品等高的矩形截面盘坯，最后直接在矩形截面盘坯上进行机械切削以得到大锥度复杂异形环盘类构件。这种成形工艺虽然简单，但由于切削余量较多，导致材料利用率极低，成本较高，同时也降低了生产效率；此外，经切削加工后，金属整体流线遭到严重破坏，导致产品的力学性能也难以保证。由此看出，目前的成形加工方法存在着几何精度差、材料利用率低、成本高、性能难以保证等问题。因此，针对这种大锥度复杂异形环盘类构件的生产制造，需要开发新的成形工艺。

发明内容

为了克服现有技术中存在的几何精度差、材料利用率低、成本高、性能难以保证的不足，本发明提出了一种大锥度复杂异形环盘类构件的轧旋成形方法。

本发明的具体过程是：

步骤一，确定毛坯尺寸。

所述的毛坯尺寸包括初始毛坯尺寸和中间毛坯尺寸。

确定的初始毛坯尺寸包括该初始毛坯的外径D₀、内径d₀和高度h₀。

确定的中间毛坯尺寸包括该中间毛坯的外径D₁、内径d₁和高度h₁。

步骤二，加工初始毛坯。

将棒料加热至成形温度后，经过镦粗、冲孔、胀孔工序，得到初始毛坯。

镦粗工序中，锻压机锻锤以3～6mm/s的镦粗速度匀速下压，直到棒料高度减小至所设计的初始毛坯的高度h₀，得到镦粗后的料饼。

冲孔工序中，冲头的下压速度为2～4mm/s。

胀孔工序中，将带通孔的坯料回炉加热至成形温度后，通过锻压机该带通孔坯料的外径扩和内径扩大至所设计的初始毛坯的外径D₀、内径d₀。

步骤三，成形中间毛坯。

将得到的初始毛坯加热至成形温度后，转移至环轧机工作台上进行辗轧成形。辗轧过程中，环轧机主辊绕自身轴线以1.8～2.5rad/s的速度匀速转动，抱辊通过液压装置从初始毛坯的两侧将放置在环轧机工作台上的初始毛坯抱住。所述初始毛坯在主辊摩擦力作用下旋转，直至该初始毛坯的线速度与主辊线速度达到同步。当所述初始毛坯的线速度与主辊线速度达到同步时，上锥辊开始沿轴向以0.4～0.7mm/s的速度向下做进给运动；下锥辊仅绕其自身轴线与上锥辊保持同步转动，对初始毛坯进行轴向辗轧。随着上锥辊沿轴向的不断进给，初始毛坯发生高度减小，内径和外径均发生逐渐增大的塑性变形。当初始毛坯的尺寸达到所设计的中间毛坯尺寸时，辗轧过程结束，得到所需的中间毛坯。

所述中间毛坯的内径与最终成形环盘件的等径段的内径相等，高度与最终成形环盘件等径段的轴向长度相等。

步骤四，制备带锥度的轧旋毛坯。

对所述得到的中间毛坯沿圆周方向进行机械切削加工，获得带锥度的轧旋毛坯。

所述带锥度的轧旋毛坯的尺寸根据最终成形环盘件的尺寸确定。其中，所述轧旋毛坯的高度与最终成形环盘件等径段的轴向长度相等。所述轧旋毛坯的最小外径与最终成形环盘件的最小外径相等。所述轧旋毛坯的内径与最终成形环盘件等径段的内径相等。所述轧旋毛坯的最大外径与所述中间毛坯的外径相等，且同样大于最终成形环盘件的最大外径D_f1。

步骤五，轧旋成形大锥度复杂异形环盘件。

将步骤四中所得到的带锥度的轧旋毛坯加热至成形温度后，将带锥度的轧旋毛坯转移至环轧机工作台上进行轧旋成形，获得所需的大锥度复杂异形环盘件。

轧旋毛坯分为传力区和变形区：与芯辊接触的矩形截面部分主要起到传递轧制力的作用，称为传力区；与主辊接触的带锥度部分产生较大的塑性变形，称为变形区。

成形过程中，主辊绕自身轴线匀速转动，转速w＝1.8～2.5rad/s。抱辊通过液压装置从轧旋毛坯的两侧将放置在环轧机工作台上的轧旋毛坯抱住。芯辊以v＝0.5～1.0mm/s的速度朝着主辊作径向进给运动，与轧旋毛坯的传力区接触带动轧旋毛坯靠向主辊。在芯辊的径向进给作用下，轧旋毛坯的变形区逐渐与主辊型面接触，并在主辊摩擦作用下旋转。轧旋毛坯大端在主辊旋转和芯辊进给作用下逐渐弯曲，外径减小，而轧旋毛坯小端的内径、外径和壁厚保持不变。随着芯辊的不断进给，轧旋毛坯大端逐渐与主辊型面贴合，同时轧旋毛坯最大外径逐渐减小为最终成形环盘件的最大外径，从而获得所需要的大锥度复杂异形环盘件。

所述确定中间毛坯尺寸的具体过程是：

根据最终成形环盘件的尺寸确定所述中间毛坯的尺寸，并使中间毛坯的体积大于最终成形环盘件的体积。

最终成形的环盘件的最大外径为D_f1，最小外径为D_f2；该环盘件等径段的内径为d_f，等径段的轴向长度为h_f；该环盘件的锥面与水平面之间的夹角为α°。最终成形环盘件上表面的锥面内缘至外缘的长度为L。

中间毛坯的内径d₁和高度h₁分别通过公式(1)和公式(2)确定：

d₁＝d_f (1)

h₁＝h_f (2)

其中：d_f和h_f分别为最终成形环盘件等径段的内径和轴向长度。

轧旋成形过程中，忽略轧旋毛坯大端锥边在弯曲前后的长度变化。因此，根据几何关系，中间毛坯的外径D₁通过公式(3)确定：

D₁＝D_f1+2L(1-cosα) (3)

其中：D_f1为最终成形环盘件的最大外径，L为最终成形环盘件上表面的锥面内缘至外缘的长度，α为锥面与水平面之间的夹角。

根据所得到的中间毛坯的外径D₁、内径d₁和高度h₁，通过公式(4)计算中间毛坯的体积V₁：

其中：D₁为中间毛坯的外径，d₁为中间毛坯的内径，h₁为中间毛坯的高度；

所述的环轧机系统的主辊的型面是与最终成形环盘件的外截面轮廓相匹配的锥面；芯辊的外圆周表面有环形的凹槽，用于嵌入轧旋毛坯；抱辊为直壁矩形截面轧辊。

本发明首先确定毛坯尺寸，包括初始毛坯尺寸和中间毛坯尺寸；其次由棒料经镦粗、冲孔、胀孔工序制得初始毛坯；然后通过环轧将初始毛坯轧制成为与最终成形复杂异形环盘件的内径相等、内圆等高的中间毛坯；接着将中间毛坯进行机械切削加工获得带锥度的轧旋毛坯；最后轧旋毛坯经轧旋发生边缘弯曲塑性变形而得到所需要的大锥度复杂异形环盘件。虽然采用这种技术在成形过程中也进行了切削，但由于通过环轧所得的中间毛坯与最终成形环盘件的内圆高度相等，相较于传统加工方法，切削量大大减小，材料利用率由30％提高到60％，而且不需要重新开发新的设备，仍然采用环轧机即可实现上述轧旋成形过程。

轧旋毛坯中，毛坯的变形为逐点累积变形，在环轧机上产生类似普通旋压的塑性变形，其主要具有以下特点：

1、轧旋毛坯存在传力区和变形区两个区域，变形区产生类似旋压的局部变形累积，其最终形状由轧辊型面决定；

2、由于仅产生类似于旋压的点加载局部塑性变形，成形载荷显著降低。此外，制坯时机械切削量较少，相对于传统工艺显著提高了材料利用率；

3、制坯和最终成形，都在环轧机上进行，无需采用新的设备，充分扩展了环轧机的作用和功能，对于进一步挖掘环轧机的功效提供了新的思路。

在环盘件的加工成形中，环盘件最终由模具成形，环盘件的几何形状和尺寸由模具保证，且成形过程稳定，能够有效避免扭曲、椭圆等缺陷，圆度质量提高70％～80％；在本发明中，只是在制备轧旋毛坯时进行了少量的切削加工，而环盘件的大锥度是通过逐点弯曲的塑性变形的方式成形。相较于传统机械切削的成形方法，本发明将材料利用率由30％提高到60％，节约了材料，从而使生产成本降低15％～20％。此外，由于机械切削量较少，金属整体流线不会遭到严重破坏，产品的力学性能也能得到有效保证；本发明提出的技术具有局部加载的特点，借助环件辗轧设备，使材料仅在通过轧制孔型时产生局部的塑性变形，成形载荷显著降低，只有整体模锻的几十分之一，同时又充分拓展了环轧机的作用和功能。采用本发明提出的技术，能够有效地解决目前大锥度复杂异形环盘类构件生产过程中存在的圆度质量差、材料利用率低、成本高、性能难以保证的问题。

附图说明

图1为传统成形方法中大锥度复杂异形环盘类构件的成形过程示意图；其中，图1a是棒料，图1b是经过胀孔得到的初始毛坯，图1c是经过环轧得到的中间毛坯，图1d是经过机械切削得到的环盘件。

图2为本发明中大锥度复杂异形环盘类构件的成形过程示意图；其中，图2a是棒料，图2b是经过胀孔得到的初始毛坯，图2c是经过环轧得到的中间毛坯，图2d是经过机械切削得到的轧旋毛坯，图2e是经过轧旋得到的环盘件。

图3为本发明的成形原理示意图；其中，图3a是轧旋初始状态俯视图；图3b是轧旋初始状态剖视图；图3c是轧旋最终状态剖视图。

图4为实施例中大锥度复杂异形环盘件结构示意图；

图5为实施例中初始毛坯结构示意图；

图6为实施例中中间毛坯结构示意图；

图7为实施例中轧旋毛坯结构示意图；

图8为本发明的流程框图。

图中，1为主辊；2为抱辊；3为芯辊；4为轧旋毛坯。

具体实施方式

本实施例是一种采用环轧机轧旋成形大锥度复杂异形环盘件的方法。在成形过程中，首先确定毛坯尺寸，包括初始毛坯尺寸和中间毛坯尺寸；其次由棒料经镦粗、冲孔、胀孔工序制得初始毛坯；然后通过环轧将初始毛坯轧制成为与最终成形复杂异形环盘件的内径相等、内圆等高的中间毛坯；接着将中间毛坯进行机械切削加工获得带锥度的轧旋毛坯；最后轧旋毛坯经轧旋发生边缘弯曲塑性变形而得到所需要的大锥度复杂异形环盘件。

本实施例中，所成形的大锥度复杂异形环盘件的结构形状如图4所示。成形环盘件最大外径D_f1＝2517mm，最小外径D_f2＝1630.8mm，等径段的内径d_f＝1313mm，成形环盘件等径段的轴向长度h_f＝170mm，最终成形环盘件上表面的锥面内缘至外缘的长度L＝383.4mm，该锥面与水平面之间的夹角α＝21°。环盘件所用材料为42CrMo，成形温度为1000℃。

本实施例具体成形过程如下：

步骤一，确定毛坯尺寸。

所述的毛坯尺寸包括初始毛坯尺寸和中间毛坯尺寸。

所述的初始毛坯为由棒料经镦粗、冲孔、胀孔工序后制得的环坯，该环坯的横截面为矩形截面；中间毛坯为由初始毛坯经过环轧后所成形的盘坯，该盘坯的横截面为矩形。

确定的初始毛坯尺寸包括该初始毛坯的外径D₀、内径d₀和高度h₀。

确定的中间毛坯尺寸包括该中间毛坯的外径D₁、内径d₁和高度h₁。

所述确定毛坯尺寸的具体过程是：

Ⅰ确定中间毛坯尺寸：

根据最终成形环盘件的尺寸确定所述中间毛坯的尺寸，并使中间毛坯的体积大于最终成形环盘件的体积。

本实施例中，根据设计要求，最终成形的环盘件的最大外径D_f1＝2517mm，最小外径D_f2＝1630.8mm；该环盘件等径段的内径d_f＝1313mm，等径段的轴向长度h_f＝170mm；该环盘件的盘面为锥面，该锥面与水平面之间的夹角α＝21°。最终成形环盘件上表面的锥面内缘至外缘的长度L＝383.4mm。

轧旋成形过程中，轧旋毛坯通过发生边缘逐点弯曲塑性变形来成形所需的锥度，轧旋毛坯的内径以及轧旋毛坯内圆处的高度保持不变。因此，中间毛坯的内径d₁和高度h₁分别通过公式(1)和公式(2)确定：

d₁＝d_f＝1313mm (1)

h₁＝h_f＝170mm (2)

其中：d_f和h_f分别为最终成形环盘件等径段的内径和轴向长度。

轧旋成形过程中，忽略轧旋毛坯大端锥边在弯曲前后的长度变化。因此，根据几何关系，中间毛坯的外径D₁通过公式(3)确定：

D₁＝D_f1+2L(1-cosα)＝2560mm (3)

其中：D_f1为最终成形环盘件的最大外径，L为最终成形环盘件上表面的锥面内缘至外缘的长度，α为锥面与水平面之间的夹角。

根据所得到的中间毛坯的外径D₁、内径d₁和高度h₁，通过公式(4)计算中间毛坯的体积V₁：

其中：D₁、d₁和h₁分别为中间毛坯的外径、内径和高度。

Ⅱ确定初始毛坯尺寸：

依据体积不变原则，确定所述初始毛坯的尺寸。所述初始毛坯的体积与中间毛坯的体积V₁相等。根据申请号为201010164754.2的专利中公布的确定环件径轴向轧制毛坯尺寸的方法，首先根据轧制时所用芯辊直径确定轧比k的合理取值范围，然后从中选择合适的轧比k，最终根据体积相等分别设计出初始毛坯的外径D₀、内径d₀和高度h₀。

本实施例中，轧制时所用芯辊直径为300mm，所确定的轧比k的合理取值范围为1<k<2.1，所选轧比为k＝1.85，由此所设计的初始毛坯的外径为D₀＝1420mm、内径为d₀＝540mm、高度为h₀＝450mm。

步骤二，加工初始毛坯。

根据所确定的初始毛坯的尺寸，通过下料工序得到所需棒料。将所下棒料在电炉内加热至成形温度1000℃后，转移至锻压机工作台上，经过镦粗、冲孔、胀孔工序，得到初始毛坯。

镦粗工序：棒料轴线与锻锤砧面保持垂直，以使镦粗变形过程中金属沿棒料半径方向均匀流动。镦粗过程中，锻压机锻锤以3～6mm/s的镦粗速度匀速下压。在锻压机锻锤的作用下，棒料高度减小，直径增大，直到棒料高度减小为450mm，镦粗工序完成，得到镦粗后的料饼。

本实施例中，锻压机锻锤的下压速度为4mm/s。

冲孔工序：冲头直径为400mm。冲头下压速度为2～4mm/s。在镦粗后的料饼上冲压出盲孔后，将料饼翻转180°继续用冲头以2～4mm/s的下压速度冲掉连皮，完成冲孔工序，得到带通孔的坯料。在冲盲孔和冲连皮时，冲头应放在料饼中央，以防止冲孔偏心而导致料饼冲孔后壁厚不均匀。

本实施例中，冲头下压速度为3mm/s。

胀孔工序：冲孔完成后，将得到的带通孔的坯料回炉加热至1000℃的成形温度后，转移至锻压机工作台上，换用直径与初始毛坯内径d₀相同的冲头。在锻压机作用下，冲头穿过带通孔坯料的内孔，将冲孔后得到的带通孔坯料的孔径和坯料的外径扩大，得到初始毛坯。

本实施例中，冲头的直径与初始毛坯内径d₀相同，为540mm。在锻压机作用下，冲头穿过带通孔坯料的内孔，将冲孔后得到的带通孔坯料的孔径由400mm扩大到540mm，外径扩大到1420mm，最终得到外径D₀＝1420mm、内径d₀＝540mm、高度h₀＝450mm的初始毛坯。

步骤三，成形中间毛坯。

将得到的初始毛坯在电炉内加热至1000℃的成形温度后，转移至环轧机工作台上进行辗轧成形。辗轧过程中，主辊绕自身轴线以1.8～2.5rad/s的速度匀速转动，抱辊通过液压装置从初始毛坯的两侧将放置在环轧机工作台上的初始毛坯抱住。所述初始毛坯在主辊摩擦力作用下旋转，直至该初始毛坯的线速度与主辊线速度达到同步。当所述初始毛坯的线速度与主辊线速度达到同步时，上锥辊开始沿轴向以0.4～0.7mm/s的速度向下做进给运动；下锥辊仅绕其自身轴线与上锥辊保持同步转动，对初始毛坯进行轴向辗轧。随着上锥辊沿轴向的不断进给，初始毛坯发生高度减小，内径和外径均发生逐渐增大的塑性变形。当初始毛坯的尺寸达到所设计的中间毛坯尺寸时，辗轧过程结束，得到所需的中间毛坯。

本实施例中，主辊绕自身轴线的转速为2.0rad/s；上锥辊向下进给运动的速度为0.5mm/s。

所述中间毛坯的尺寸由步骤一确定。其中，该中间毛坯的内径与最终成形环盘件的等径段的内径相等，即d₁＝d_f＝1313mm。所述中间毛坯的高度与最终成形环盘件等径段的轴向长度相等，即h₁＝h_f＝170mm。在本实施例中，所述中间毛坯的外径D₁通过公式(3)计算得到，D₁＝2560mm。满足所述中间毛坯的外径大于最终成形环盘件的最大外径，即D₁>D_f1＝2517mm。

步骤四，制备带锥度的轧旋毛坯。

对所述得到的中间毛坯沿圆周方向进行机械切削加工，获得带锥度的轧旋毛坯。

所述带锥度的轧旋毛坯的尺寸根据最终成形环盘件的尺寸确定。其中，所述轧旋毛坯的高度与最终成形环盘件等径段的轴向长度相等，即h₂＝h_f＝170mm。所述轧旋毛坯的最小外径与最终成形环盘件的最小外径相等，即D₂₂＝D_f2＝1630.8mm。所述轧旋毛坯的内径与最终成形环盘件等径段的内径相等，即d₂＝d_f＝1313mm。所述轧旋毛坯的最大外径与步骤一中所述中间毛坯的外径相等，即D₂₁＝D₁＝2560mm，且同样大于最终成形环盘件的最大外径D_f1。

步骤五，轧旋成形大锥度复杂异形环盘件。

将步骤四中所制备的带锥度的轧旋毛坯在电炉内进行加热，至1000℃的成形温度后，将带锥度的轧旋毛坯转移至环轧机工作台上进行轧旋成形，以获得所需的大锥度复杂异形环盘件。

所述的环轧机包括主辊1、芯辊3、抱辊2和轧旋毛坯4。其中，主辊1和芯辊3均具有异形型面：主辊1的型面是与最终成形环盘件的外截面轮廓相匹配的锥面，芯辊3的型面开有型槽，型槽截面形状呈开口矩形，与最终成形环盘件的内截面轮廓相匹配。抱辊2为直壁矩形截面轧辊。

安装轧旋毛坯时，主辊1的下端面和芯辊3的型槽下端平面均与环轧机的工作平台处于同一平面上，将轧旋毛坯4放在芯辊3的型槽内，使轧旋毛坯4的内表面与芯辊3的型槽表面相接触。两个抱辊2对称分布在轧旋毛坯4的两侧，且在成形过程中始终保持与轧旋毛坯4的外圆相切。

轧旋毛坯4分为传力区和变形区两部分：与芯辊3接触的矩形截面部分主要起到传递轧制力的作用，称为传力区；与主辊1接触的带锥度部分产生较大的塑性变形，称为变形区。

成形过程中，主辊1绕自身轴线匀速转动，转速w＝1.8～2.5rad/s。抱辊2通过液压装置从轧旋毛坯4的两侧将放置在环轧机工作台上的轧旋毛坯4抱住。芯辊3以v＝0.5～1.0mm/s的速度朝着主辊1作径向进给运动，与轧旋毛坯4的传力区接触带动轧旋毛坯4靠向主辊。在芯辊3的径向进给作用下，轧旋毛坯4的变形区逐渐与主辊1型面接触，并在主辊1摩擦作用下旋转。轧旋毛坯4大端在主辊旋转和芯辊进给作用下逐渐弯曲，外径减小，而轧旋毛坯4小端的内径、外径和壁厚保持不变。随着芯辊3的不断进给，轧旋毛坯4大端逐渐与主辊1型面贴合，同时轧旋毛坯4最大外径由2560mm逐渐减小为最终成形环盘件的最大外径2517mm，从而获得所需要的大锥度复杂异形环盘件。

本实施例中，主辊绕自身轴线的转速w＝2.0rad/s；芯辊径向进给运动的速度v＝0.8mm/s。

Claims (4)

1.一种大锥度复杂异形环盘类构件的轧旋成形方法，其特征在于，具体过程是：

步骤一，确定毛坯尺寸；

所述的毛坯尺寸包括初始毛坯尺寸和中间毛坯尺寸；

确定的初始毛坯尺寸包括该初始毛坯的外径D₀、内径d₀和高度h₀；

确定的中间毛坯尺寸包括该中间毛坯的外径D₁、内径d₁和高度h₁；

步骤二，加工初始毛坯；

将棒料加热至成形温度后，经过镦粗、冲孔、胀孔工序，得到初始毛坯；

步骤三，成形中间毛坯；

将得到的初始毛坯加热至成形温度后，转移至环轧机工作台上进行辗轧成形；辗轧过程中，环轧机主辊绕自身轴线以1.8～2.5rad/s的速度匀速转动，抱辊通过液压装置从初始毛坯的两侧将放置在环轧机工作台上的初始毛坯抱住；所述初始毛坯在主辊摩擦力作用下旋转，直至该初始毛坯的线速度与主辊线速度达到同步；当所述初始毛坯的线速度与主辊线速度达到同步时，上锥辊开始沿轴向以0.4～0.7mm/s的速度向下做进给运动；下锥辊仅绕其自身轴线与上锥辊保持同步转动，对初始毛坯进行轴向辗轧；随着上锥辊沿轴向的不断进给，初始毛坯发生高度减小，内径和外径均发生逐渐增大的塑性变形；当初始毛坯的尺寸达到所设计的中间毛坯尺寸时，辗轧过程结束，得到所需的中间毛坯；

所述中间毛坯的内径与最终成形环盘件的等径段的内径相等，高度与最终成形环盘件等径段的轴向长度相等，

步骤四，制备带锥度的轧旋毛坯；

对所述得到的中间毛坯沿圆周方向进行机械切削加工，获得带锥度的轧旋毛坯；

所述带锥度的轧旋毛坯的尺寸根据最终成形环盘件的尺寸确定；其中，所述轧旋毛坯的高度与最终成形环盘件等径段的轴向长度相等；所述轧旋毛坯的最小外径与最终成形环盘件的最小外径相等；所述轧旋毛坯的内径与最终成形环盘件等径段的内径相等；所述轧旋毛坯的最大外径与所述中间毛坯的外径相等，且同样大于最终成形环盘件的最大外径D_f1；

步骤五，轧旋成形大锥度复杂异形环盘件；

将步骤四中所得到的带锥度的轧旋毛坯加热至成形温度后，将带锥度的轧旋毛坯转移至环轧机工作台上进行轧旋成形，获得所需的大锥度复杂异形环盘件；

轧旋毛坯分为传力区和变形区：与芯辊接触的矩形截面部分主要起到传递轧制力的作用，称为传力区；与主辊接触的带锥度部分产生较大的塑性变形，称为变形区；成形过程中，主辊绕自身轴线匀速转动，转速w＝1.8～2.5rad/s；抱辊通过液压装置从轧旋毛坯的两侧将放置在环轧机工作台上的轧旋毛坯抱住；芯辊以v＝0.5～1.0mm/s的速度朝着主辊作径向进给运动，与轧旋毛坯的传力区接触带动轧旋毛坯靠向主辊；在芯辊的径向进给作用下，轧旋毛坯的变形区逐渐与主辊型面接触，并在主辊摩擦作用下旋转；轧旋毛坯大端在主辊旋转和芯辊进给作用下逐渐弯曲，外径减小，而轧旋毛坯小端的内径、外径和壁厚保持不变；随着芯辊的不断进给，轧旋毛坯大端逐渐与主辊型面贴合，同时轧旋毛坯最大外径逐渐减小为最终成形环盘件的最大外径，从而获得所需要的大锥度复杂异形环盘件。

2.如权利要求1所述大锥度复杂异形环盘类构件的轧旋成形方法，其特征在于，所述确定中间毛坯尺寸的具体过程是：

根据最终成形环盘件的尺寸确定所述中间毛坯的尺寸，并使中间毛坯的体积大于最终成形环盘件的体积；

最终成形的环盘件的最大外径为D_f1，最小外径为D_f2；该环盘件等径段的内径为d_f，等径段的轴向长度为h_f；该环盘件的锥面与水平面之间的夹角为α°；最终成形环盘件上表面的锥面内缘至外缘的长度为L；

中间毛坯的内径d₁和高度h₁分别通过公式(1)和公式(2)确定：

d₁＝d_f (1)

h₁＝h_f (2)

其中：d_f和h_f分别为最终成形环盘件等径段的内径和轴向长度；

轧旋成形过程中，忽略轧旋毛坯大端锥边在弯曲前后的长度变化；因此，根据几何关系，中间毛坯的外径D₁通过公式(3)确定：

D₁＝D_f1+2L(1-cosα) (3)

其中：D_f1为最终成形环盘件的最大外径，L为最终成形环盘件上表面的锥面内缘至外缘的长度，α为锥面与水平面之间的夹角；

根据所得到的中间毛坯的外径D₁、内径d₁和高度h₁，通过公式(4)计算中间毛坯的体积V₁：

其中：D₁为中间毛坯的外径，d₁为中间毛坯的内径，h₁为中间毛坯的高度。

3.如权利要求1所述大锥度复杂异形环盘类构件的轧旋成形方法，其特征在于，所述环轧机的主辊的型面是与最终成形环盘件的外截面轮廓相匹配的锥面；芯辊的外圆周表面有环形的凹槽，用于嵌入轧旋毛坯；抱辊为直壁矩形截面轧辊。

4.如权利要求1所述大锥度复杂异形环盘类构件的轧旋成形方法，其特征在于，所述初始毛坯的加工中，

镦粗工序中，锻压机锻锤以3～6mm/s的镦粗速度匀速下压，直到棒料高度减小至所设计的初始毛坯的高度h₀，得到镦粗后的料饼；

冲孔工序中，冲头的下压速度为2～4mm/s；

胀孔工序中，将带通孔的坯料回炉加热至成形温度后，通过将带通孔坯料的外径扩大至设计的初始毛坯的外径D₀，将通孔坯料的内径扩大至设计的初始毛坯的内径d₀。

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