專利名稱：一種非對稱雙臺階回轉體零件三輥橫軋成形方法
技術領域：
本發明涉及一種非對稱雙臺階回轉體零件三輥橫軋成形方法。
背景技術：
非對稱雙臺階回轉體零件，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，導致生產效率低、成本高、產品性能差。三輥橫軋是利用回轉塑性變形而成形多臺階回轉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為軸心固定的空轉輥，在零件帶動下作被動旋轉運動；零件在主動輥的旋轉和徑向進給作用下咬入三輥構成的孔型，產生連續旋轉和局部塑性變形，經過多轉變形積累，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，零件變形區為零件與三個軋輥接觸的局部區域，屬于局部成形，因而變形抗力小，所需設備噸位小；軋制過程中，當零件外形臺階輪廓充滿孔型時，變形就結束，不產生飛邊，成形精度高；此外零件凹槽經過塑性變形而成形，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體零件具有顯著的技術經濟優點。然而，三輥橫軋變形是一個多參數耦合作用下的復雜動態變形過程，而由于非對稱雙臺階回轉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律十分復雜，影響參數眾多，需要合理匹配的設計軋制工藝參數，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，實際生產中經常出現各種軋制缺陷，軋制廢、次品率高，導致該類零件目前仍然以傳統的鍛造聯合切削加工方法生產制造。

發明內容
本發明要解決的技術問題是針對上述不足，提供一種非對稱雙臺階回轉體零件三輥橫軋成形方法，通過合理設計軋制工藝參數，實現非對稱雙臺階回轉體零件三輥橫軋一次穩定成形，有效降低該類零件制造能源和材料消耗，提高了生產效率和產品性能。為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是—種非對稱雙臺階回轉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定成形非對稱雙臺階回轉體零件；具體包括如下步驟(I)根據零件尺寸和非對稱度，選定合適的毛坯形狀，再根據金屬流動規律確定體積分配比，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)根據三輥橫軋成形原理和設備結構以及毛坯、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，所述軋制成形參數包括主軋輥轉速、主軋輥進給速度和軋制時間；(4)按步驟(3)的軋制成形參數一次穩定軋制成形所述零件；軋制時主軋輥作主動旋轉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輥，在毛坯帶動下作被動旋轉運動；零件在主動輥的旋轉和徑向進給作用下咬入三輥構成的孔型，產生連續旋轉和局部塑性變形，經過多轉變形積累，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
權利要求
1.一種非對稱雙臺階回轉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定成形非對稱雙臺階回轉體零件；具體包括如下步驟(I)根據零件尺寸和非對稱度，選定合適的毛坯形狀，再根據金屬流動規律確定體積分配比，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)根據三輥橫軋成形原理和設備結構以及毛坯、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，所述軋制成形參數包括主軋輥轉速、主軋輥進給速度和軋制時間；(4)按步驟(3)的軋制成形參數一次穩定軋制成形所述零件；軋制時主軋輥作主動旋轉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輥，在毛坯帶動下作被動旋轉運動；零件在主動輥的旋轉和徑向進給作用下咬入三輥構成的孔型，產生連續旋轉和局部塑性變形，經過多轉變形積累，毛坯截面輪廓充滿軋制孔型，完成軋制成形。
2.根據權利要求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
3.根據權利要求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.根據權利要求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 1)主軋輥轉速nm 為了保證軋制過程穩定，主軋輥線速度Vm取I. I I. 3m/s ;根據主軋輥工作面半徑Rm2，計算主軋輥轉速為
5.根據權利要求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，然后將處理好的毛坯放入軋制設備內，按步驟(3 )確定的軋制成形參數軋制成所需零件。
全文摘要
本發明涉及一種非對稱雙臺階回轉體零件三輥橫軋成形方法，包括如下步驟(1)根據零件的非對稱度確定毛坯形狀，再根據金屬流動規律確定體積分配比，進而確定毛坯尺寸；(2)根據三輥橫軋成形原理和設備結構以及毛坯、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速、主軋輥進給速度和軋制時間。(4)按步驟(3)軋制參數軋制成形所述零件。本發明能夠合理確定零件三輥橫軋成形工藝參數，保障零件穩定軋制成形，降低軋制廢、次品率，以實現雙聯齒輪、雙邊支重輪輪體、高壓閥體等機械零件低耗、高效、優質成形制造。
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 優先權日2012年8月31日
發明者錢東升, 華林, 汪小凱, 鄧加東 申請人:武漢理工大學