專利名稱：一種非對稱雙臺階回轉(zhuǎn)體零件三輥橫軋成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非對稱雙臺階回轉(zhuǎn)體零件三輥橫軋成形方法。
背景技術(shù)：
非對稱雙臺階回轉(zhuǎn)體零件，如圖I所示,其幾何特征為表面由長度或高度不對稱的上下臺階構(gòu)成一個深槽，中心帶小孔或不帶孔，典型的應用為工程機械中的雙聯(lián)齒輪、雙邊支重輪輪體等。此類零件的表面深槽難以通過鍛造直接精確成形，目前通常是采用自由鍛或模鍛簡單成形，再通過切削加工成形，加工能耗高、材料利用率低，大量切削加工不僅消耗工時且易破壞零件金屬纖維流線，導致生產(chǎn)效率低、成本高、產(chǎn)品性能差。三輥橫軋是利用回轉(zhuǎn)塑性變形而成形多臺階回轉(zhuǎn)體零件的一種塑性加工新工藝，其原理如圖2所示。三個軋輥軸線平行布置，主軋輥I作主動旋轉(zhuǎn)運動并同時向下作直線 進給運動；左副軋輥2、右副軋輥3為軸心固定的空轉(zhuǎn)輥，在零件帶動下作被動旋轉(zhuǎn)運動；零件在主動輥的旋轉(zhuǎn)和徑向進給作用下咬入三輥構(gòu)成的孔型，產(chǎn)生連續(xù)旋轉(zhuǎn)和局部塑性變形，經(jīng)過多轉(zhuǎn)變形積累，零件截面輪廓充滿軋制孔型，完成軋制成形。三輥橫軋過程中，零件變形區(qū)為零件與三個軋輥接觸的局部區(qū)域，屬于局部成形，因而變形抗力小，所需設備噸位?。卉堉七^程中，當零件外形臺階輪廓充滿孔型時，變形就結(jié)束，不產(chǎn)生飛邊，成形精度高；此外零件凹槽經(jīng)過塑性變形而成形，其纖維流線和晶粒分布好，零件性能高。因此，采用三輥橫軋工藝成形多臺階回轉(zhuǎn)體零件具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)點。然而，三輥橫軋變形是一個多參數(shù)耦合作用下的復雜動態(tài)變形過程，而由于非對稱雙臺階回轉(zhuǎn)體零件的幾何非對稱性，使得零件軋制過程中金屬流動和幾何成形規(guī)律十分復雜，影響參數(shù)眾多，需要合理匹配的設計軋制工藝參數(shù)，有效控制軋制過程金屬流動和運動變形，否則，軋制中容易產(chǎn)生零件擠扁、截面充不滿等缺陷。由于未掌握有效的軋制方法，實際生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)各種軋制缺陷，軋制廢、次品率高，導致該類零件目前仍然以傳統(tǒng)的鍛造聯(lián)合切削加工方法生產(chǎn)制造。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述不足，提供一種非對稱雙臺階回轉(zhuǎn)體零件三輥橫軋成形方法，通過合理設計軋制工藝參數(shù)，實現(xiàn)非對稱雙臺階回轉(zhuǎn)體零件三輥橫軋一次穩(wěn)定成形，有效降低該類零件制造能源和材料消耗，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品性能。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是—種非對稱雙臺階回轉(zhuǎn)體零件三輥橫軋成形方法，其特征在于采用三輥橫軋方法一次穩(wěn)定成形非對稱雙臺階回轉(zhuǎn)體零件；具體包括如下步驟(I)根據(jù)零件尺寸和非對稱度，選定合適的毛坯形狀，再根據(jù)金屬流動規(guī)律確定體積分配比，進而確定毛坯尺寸并制坯；所述毛坯截面形狀為矩形、錐臺型或臺階型；(2)根據(jù)三輥橫軋成形原理和設備結(jié)構(gòu)以及毛坯、零件尺寸要求，先設計副軋輥工作面尺寸和位置，再確定主軋輥尺寸；(3)根據(jù)三輥橫軋咬入條件以及軋輥尺寸、毛坯尺寸、零件尺寸依次設計軋制成形參數(shù)，所述軋制成形參數(shù)包括主軋輥轉(zhuǎn)速、主軋輥進給速度和軋制時間；(4)按步驟(3)的軋制成形參數(shù)一次穩(wěn)定軋制成形所述零件；軋制時主軋輥作主動旋轉(zhuǎn)運動并同時向下作直線進給運動；左副軋輥、右副軋輥為軸心固定的空轉(zhuǎn)輥，在毛坯帶動下作被動旋轉(zhuǎn)運動；零件在主動輥的旋轉(zhuǎn)和徑向進給作用下咬入三輥構(gòu)成的孔型，產(chǎn)生連續(xù)旋轉(zhuǎn)和局部塑性變形，經(jīng)過多轉(zhuǎn)變形積累，毛坯截面輪廓充滿軋制孔型，完成軋制成形。按上述技術(shù)方案步驟(I)按照如下順序進行I)計算零件的非對稱度Kd設Rp R2, R3、r分別為零件上臺階半徑、凹槽半徑、下臺階半徑和內(nèi)孔半徑；對于實心類零件，r=0 B2、B3分別為零件上臺階高度、凹槽高度和下臺階高度，則零件總高度B=BjBjB3分別為零件上臺階體積和下臺階體積；

非對稱系數(shù)
權(quán)利要求
1.一種非對稱雙臺階回轉(zhuǎn)體零件三輥橫軋成形方法，其特征在于采用三輥橫軋方法一次穩(wěn)定成形非對稱雙臺階回轉(zhuǎn)體零件；具體包括如下步驟(I)根據(jù)零件尺寸和非對稱度，選定合適的毛坯形狀，再根據(jù)金屬流動規(guī)律確定體積分配比，進而確定毛坯尺寸并制坯；所述毛坯截面形狀為矩形、錐臺型或臺階型；(2)根據(jù)三輥橫軋成形原理和設備結(jié)構(gòu)以及毛坯、零件尺寸要求，先設計副軋輥工作面尺寸和位置，再確定主軋輥尺寸；(3)根據(jù)三輥橫軋咬入條件以及軋輥尺寸、毛坯尺寸、零件尺寸依次設計軋制成形參數(shù)，所述軋制成形參數(shù)包括主軋輥轉(zhuǎn)速、主軋輥進給速度和軋制時間；(4)按步驟(3)的軋制成形參數(shù)一次穩(wěn)定軋制成形所述零件；軋制時主軋輥作主動旋轉(zhuǎn)運動并同時向下作直線進給運動；左副軋輥、右副軋輥為軸心固定的空轉(zhuǎn)輥，在毛坯帶動下作被動旋轉(zhuǎn)運動；零件在主動輥的旋轉(zhuǎn)和徑向進給作用下咬入三輥構(gòu)成的孔型，產(chǎn)生連續(xù)旋轉(zhuǎn)和局部塑性變形，經(jīng)過多轉(zhuǎn)變形積累，毛坯截面輪廓充滿軋制孔型，完成軋制成形。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的成形方法，其特征在于步驟(I)按照如下順序進行 1)計算零件的非對稱度Kd 設Rp R2, R3、r分別為零件上臺階半徑、凹槽半徑、下臺階半徑和內(nèi)孔半徑；對于實心類零件，r=0 B2, B3分別為零件上臺階高度、凹槽高度和下臺階高度，則零件總高度B=BjBjB3分別為零件上臺階體積和下臺階體積； 非對稱系數(shù)
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的成形方法，其特征在于步驟(2)軋輥尺寸按如下步驟確定 I)確定副軋輥工作面尺寸和位置 副軋輥以主輥圓心與毛坯圓心連線為軸線對稱布置，初始軋制時，兩副軋輥緊貼毛坯，為了較好的支撐零件，保證軋制運動穩(wěn)定，副軋輥圓心與毛坯中心的連線與軸線的夾角Θ ^設計為45° 60° ; 兩個副軋輥設計為一樣，副軋輥工作面半徑通常根據(jù)設備空間尺寸確定，為了防止零件從副軋輥間被擠出以及兩副軋輥工作面間相互干涉，副軋輥凸臺半徑L要滿足下列要求
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成形方法，其特征在于步驟(3)按照下列方式確定軋制成形參數(shù) 1)主軋輥轉(zhuǎn)速nm 為了保證軋制過程穩(wěn)定，主軋輥線速度Vm取I. I I. 3m/s ;根據(jù)主軋輥工作面半徑Rm2，計算主軋輥轉(zhuǎn)速為
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2或4所述的成形方法，其特征在于步驟(4)中，先將軋輥安裝于軋制設備內(nèi)，然后將處理好的毛坯放入軋制設備內(nèi)，按步驟(3 )確定的軋制成形參數(shù)軋制成所需零件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非對稱雙臺階回轉(zhuǎn)體零件三輥橫軋成形方法，包括如下步驟(1)根據(jù)零件的非對稱度確定毛坯形狀，再根據(jù)金屬流動規(guī)律確定體積分配比，進而確定毛坯尺寸；(2)根據(jù)三輥橫軋成形原理和設備結(jié)構(gòu)以及毛坯、零件尺寸要求，先設計副軋輥工作面尺寸和位置，再確定主軋輥尺寸；(3)根據(jù)三輥橫軋咬入條件以及軋輥尺寸、毛坯尺寸、零件尺寸依次設計主軋輥轉(zhuǎn)速、主軋輥進給速度和軋制時間。(4)按步驟(3)軋制參數(shù)軋制成形所述零件。本發(fā)明能夠合理確定零件三輥橫軋成形工藝參數(shù)，保障零件穩(wěn)定軋制成形，降低軋制廢、次品率，以實現(xiàn)雙聯(lián)齒輪、雙邊支重輪輪體、高壓閥體等機械零件低耗、高效、優(yōu)質(zhì)成形制造。
文檔編號B21H1/06GK102861840SQ20121031728
公開日2013年1月9日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者錢東升, 華林, 汪小凱, 鄧加東 申請人:武漢理工大學