一種凹槽斜內孔環件輾擴成形方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于環件無擴成形技術領域，具體設及一種凹槽斜內孔環件無擴成形方 法。
【背景技術】
[0002] 凹槽環件是指外表面或內表面帶有凹槽（槽深約占壁厚的五分之一W上）的異形 環件，圖1所示環件的凹槽深度占壁厚的二分之一，且內孔和凹槽上、下內壁具有一定的斜 度，形狀尺寸復雜。工程領域常用的雙邊支重輪體、混凝±攬拌車支撐導軌、雙邊法蘭和高 壓球閥體等關鍵基礎件均屬于凹槽環件，對其尺寸精度、性能質量W及組織穩定性的要求 較高。該類型環件的凹槽難W通過模鍛直接成形，通常是先模鍛簡單預制巧成形，再經過機 械切削加工出凹槽部位尺寸，但運會導致環件周向金屬纖維流線在切削過程中被破壞，組 織性能惡化，生產效率低、材料浪費嚴重。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種凹槽斜內孔環件無擴成形方法，可W有效地克服現有技 術存在的缺點。
[0004] 本發明的目的是運樣實現的，其特征在于工藝步驟如下：如圖1~5所示， 陽0化](1)確定無擴比A，即根據給定的環件形狀尺寸按經驗選取無擴比的范圍，A= 屯/d。，其中屯和d。分別為環件凹槽部位的內徑和毛巧的內徑，A的取值范圍為2. 0~2. 5 ;
[0006] (2)根據凹槽環件尺寸、無擴比和無擴變形前后體積不變原理，確定矩形截面環形 毛巧尺寸，凹槽環件體積為：
[0007]
陽00引其中，D為環件外徑，d2為斜內孔小內徑，H為軸向高度，h為凹槽外沿與環件上下 端面之間尺寸，hi為凹槽外沿高度，R。為凹槽圓弧半徑，a1、a,為凹槽上、下內壁與水平面 夾角，P為斜內孔壁與環件軸向夾角，無擴變形前后軸向高度尺寸不變，即毛巧高度H。= H，毛巧內徑d。=d。/A，毛巧外徑.
[0009] (3)無擴孔型設計：根據毛巧和環件的尺寸結構、截面形狀及無擴變形條件，設 計驅動漉和忍漉的工作面型腔尺寸；驅動漉為主社漉，其工作面型腔與凹槽環件截面形 狀對應，忍漉工作面設計為中部帶外臺階形狀，無擴變形過程采用閉式孔型，忍漉外臺階 沿環巧徑向不斷將其壓入驅動漉工作面型腔；驅動漉與忍漉的工作面半徑應滿足：（1/ 1^+1/%)《1.75 0 /&，1^為驅動漉最大型腔位置半徑，1?1為忍漉外臺階半徑，0 = tanIy為摩擦角，y為摩擦系數，取值范圍為0.5~0.7,Rmi、Ri根據總進給量Ah= [值。-d。)-值-屯)]/2并結合與無擴過程咬入條件和鍛透條件的關系確定；忍漉外臺階高度 與驅動漉工作面型腔高度一致，工作面型腔高度Hm=H。+6~10mm，且為了提高無擴時金屬 的流動性，設計型腔上下內壁與水平面夾角丫為0°~6° ;
[0010] (4)確定無擴工藝參數，包括驅動漉轉速、忍漉進給速度、初始無擴溫度W及無擴 終了溫度：無擴過程中驅動漉轉速采用28. 3~30. 6r/min，忍漉進給速度采用不同的規范， 咬入階段進給速度由Omm/s增加到1. 5mm/s，逐漸咬入形成凹槽輪廓，完成凹槽部位成形總 量的30% ;穩定無擴階段由1. 5mm/s增加到2.Omm/s，快速無擴得到凹槽完整形狀，凹槽部 位成形達到90% ;精確校圓、整形階段由2.Omm/s減小到0. 5mm/s，對凹槽和斜內孔尺寸進 行校整；根據鍛造溫度范圍確定初始無擴溫度為1100~115(TC，并控制無擴終了溫度在 870 ~90(TC;
[0011] (5)無擴成形：根據上述設計參數，在閉式無環機上經過連續多道次變形使環巧 直徑不斷擴大、斜內孔和凹槽截面無擴成形。
[0012] 本發明的優點及積極效果：采用本發明可W實現凹槽斜內孔環件無擴過程的穩定 進行和工藝參數的合理設計，環件的外形尺寸精確、內部組織性能質量較高，提高了無環成 品率，降低了能源和材料的浪費。
【附圖說明】
[0013] 圖1為凹槽斜內孔環件的截面示意圖。
[0014] 圖2為毛巧的截面示意圖。
[0015] 圖3為驅動漉截面示意圖。
[0016] 圖4為忍漉截面示意圖。 陽017] 圖5為凹槽斜內孔環件無擴示意圖。
[001引圖中：1-忍漉2-導向漉3-凹槽斜內孔環件4-驅動漉
【具體實施方式】
[0019] W圖1所示凹槽斜內孔環件為具體實施例，要求無擴成形的凹槽斜內孔環件尺寸 為：環件外徑D= 1843臟，斜內孔大內徑di= 1715mm，斜內孔小內徑dz= 1686mm，軸向高 度H= 60mm，凹槽圓弧半徑R。= 12mm，凹槽部位內徑d。二1783mm，凹槽外沿與環件上下端 面之間尺寸h= 15mm，凹槽外沿高度hi= 30mm，凹槽上、下內壁與水平面夾角a1、a2分別 為6°、5°，斜內孔壁與環件軸向夾角0為14° ;無擴成形的工藝步驟是：如圖1~5所 示，
[0020] (1)確定無擴比A，根據給定的環件形狀尺寸按經驗選取無擴比的范圍，A=d。/ d。，其中屯和d。分別為環件凹槽部位的內徑和毛巧的內徑，該實施例取A= 2. 2 ;
[0021] (2)根據凹槽環件尺寸、無擴比和無擴變形前后體積不變原理，確定矩形截面環形 毛巧尺寸，凹槽環件體積為：
[0022]
陽02引無擴變形前后軸向高度尺寸不變，即毛巧高度H。=H= 60mm，毛巧內徑d。=d。/ 入=810mm，毛巧外徑，
[0024] (3)無擴孔型設計：根據毛巧巧和環件的尺寸結構、截面形狀及無擴變形條件，設 計驅動漉和忍漉的工作面型腔尺寸，驅動漉為主社漉，其工作面型腔與凹槽環件截面形狀 對應，忍漉工作面設計為中部帶外臺階形狀，無擴變形過程采用閉式孔型，忍漉外臺階沿 環巧徑向不斷將其壓入驅動漉工作面型腔；驅動漉與忍漉的工作面半徑應滿足：（1/Rmi+1/ Ri)《1.75 0 /H。，Rmi為驅動漉最大型腔位置半徑，RI為忍漉外臺階半徑，0 =tanIy為摩 擦角，y為摩擦系數，取y=0. 6，Rmi、Ri根據總進給量Ah= [(D0-d。)-值-屯)]/2并結合 與無擴過程咬入條件和鍛透條件的關系確定，Rmi= 170mm，RI= 220mm;忍漉外臺階高度與 驅動漉工作面型腔高度一致，工作面型腔高度Hm=H。+6~IOmm= 70mm，且為了提高無擴 時金屬的流動性，設計型腔上下內壁與水平面夾角丫為0°~6°，該實例中取丫為5° ; [00巧](4)確定無擴工藝參數，包括驅動漉轉速、忍漉進給速度、初始無擴溫度W及無擴 終了溫度：無擴過程中驅動漉轉速采用28. 3r/min，忍漉進給速度采用不同的規范，咬入階 段進給速度由Omm/s增加到1. 5mm/s，逐漸咬入形成凹槽輪廓，完成凹槽部位成形總量的 30% ;穩定無擴階段由1. 5mm/s增加到2.Omm/s，快速無擴得到凹槽完整形狀，凹槽部位成 形達到90% ;精確較圓、整形階段由2.Omm/s減小到0. 5mm/s，對凹槽和斜內孔尺寸進行校 整；根據鍛造溫度范圍確定初始無擴溫度為114(TC，并控制無擴終了溫度在890°C;
[00%] (5)無擴成形：根據上述設計參數，在閉式無環機上經過連續多道次變形使環巧 直徑不斷擴大、斜內孔和凹槽截面無擴成形。
【主權項】
1. 一種凹槽斜內孔環件輾擴成形方法，其特征在于工藝步驟如下： (1) 確定輾擴比A，根據給定的環件形狀尺寸按經驗選取輾擴比的范圍，A=du/d。，其 中du和d。分別為環件凹槽部位的內徑和毛坯的內徑，A的取值范圍為2.O~2. 5 ; (2) 根據凹槽環件尺寸、輾擴比和輾擴變形前后體積不變原理，確定矩形截面環形毛坯 尺寸，凹槽環件體積為：其中，D為環件外徑，d2為斜內孔小內徑，H為軸向高度，h為凹槽外沿與環件上下端面 之間尺寸，Ii1為凹槽外沿高度，Ru為凹槽圓弧半徑，a2為凹槽上、下內壁與水平面夾角， 0為斜內孔壁與環件軸向夾角；輾擴變形前后軸向高度尺寸不變，即毛坯高度Hid=H,毛坯 內徑d0=du/人，毛還外徑(3) 輾擴孔型設計：根據毛坯和環件的尺寸結構、截面形狀及輾擴變形條件，設計 驅動輥和芯輥的工作面型腔尺寸；驅動輥為主乳輥，其工作面型腔與凹槽環件截面形狀 對應，芯輥工作面設計為中部帶外臺階形狀，輾擴變形過程采用閉式孔型，芯輥外臺階 沿環坯徑向不斷將其壓入驅動輥工作面型腔；驅動輥與芯輥的工作面半徑應滿足：（1/ 1+1/%)彡1.75 0 /H。，Rmi為驅動輥最大型腔位置半徑，R1為芯輥外臺階半徑，0 = tan1y為摩擦角，y為摩擦系數，取值范圍為0. 5~0. 7,RM1、R1根據總進給量Ah= [(0。-(1。)-(0-(〇]/2并結合與輾擴過程咬入條件和鍛透條件的關系確定；芯輥外臺階高度 與驅動輥工作面型腔高度一致，工作面型腔高度Hm=H。+6~10mm，且為了提高輾擴時金屬 的流動性，設計型腔上、下內壁與水平面夾角T為0°~6° ; (4) 確定輾擴工藝參數，包括驅動輥轉速、芯輥進給速度、初始輾擴溫度以及輾擴終了 溫度，輾擴過程中驅動輥轉速采用28. 3~30. 6r/min，芯輥進給速度采用不同的規范，咬入 階段進給速度由Omm/s增加到I. 5mm/s，逐漸咬入形成凹槽輪廓，完成凹槽部位成形總量的 30% ;穩定輾擴階段由I. 5mm/s增加到2.Omm/s，快速輾擴得到凹槽完整形狀，凹槽部位成 形達到90% ;精確校圓、整形階段由2.Omm/s減小到0. 5mm/s，對凹槽和斜內孔尺寸進行校 整；根據鍛造溫度范圍確定初始輾擴溫度為1100~1150°C，并控制輾擴終了溫度在870~ 9000C； (5) 輾擴成形：根據上述設計參數，在閉式輾環機上經過連續多道次變形使環坯直徑 不斷擴大、斜內孔和凹槽截面輾擴成形。
【專利摘要】一種凹槽斜內孔環件輾擴成形方法，屬于環件輾擴成形技術領域，其特征在于工藝步驟如下：1)確定輾擴比λ；2)根據環件尺寸、輾擴比和體積不變原理，確定矩形截面毛坯尺寸，包括外徑D0、內徑d0和高度H0；3)輾擴孔型設計：根據毛坯和環件的尺寸結構及變形條件，設計驅動輥和芯輥的工作面型腔尺寸；4)確定輾擴工藝參數，包括驅動輥轉速、芯輥進給速度、初始輾擴溫度以及輾擴終了溫度；5)輾擴成形：根據上述設計參數，在閉式輾環機上經連續多道次變形使環坯直徑不斷擴大、斜內孔和凹槽截面輾擴成形。本發明優點是凹槽斜內孔環件輾擴過程穩定，工藝參數設計合理，環件外形尺寸精確、性能質量好，輾環成品率高，能源和材料浪費低。
【IPC分類】B21H1/06
【公開號】CN105127340
【申請號】CN201510611318
【發明人】秦芳誠, 李永堂, 劉志奇, 齊會萍
【申請人】太原科技大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月23日