一种凹槽斜内孔环件辗扩毛坯尺寸的设计方法

摘要

一种凹槽斜内孔环件辗扩毛坯尺寸的设计方法，属于环件辗扩设计领域，其特征在于包括以下设计步骤：1)确定辗扩比λ；2)计算凹槽斜内孔环件的体积V；3)采用闭式孔型辗扩，设计的环形毛坯辗扩前截面形状为矩形，辗扩前毛坯轴向高度H0等于辗扩后环件高度H；4)根据塑性变形过程体积不变原理，设计矩形截面环形毛坯其余尺寸，包括D0、d0。本发明的设计过程合理、毛坯尺寸精确，设计成矩形截面毛坯有利于铸造过程的实现，提高了生产效率，降低了能源和材料的浪费。

权利要求

1.一种凹槽斜内孔环件辗扩毛坯尺寸的设计方法，其特征在于设计步骤如下：(1)确定辗扩比λ，根据给定的环件形状尺寸选取辗扩比的范围，λ的取值范围为2.0～

2.5；λ＝du/d0，其中du和d0分别为环件凹槽部位的内径和毛坯的内径；

(2)计算凹槽斜内孔环件的体积V：

其中，D为环件外径，d2为斜内孔小内径，H为轴向高度，h为凹槽外沿与环件上下端面之间尺寸，h1为凹槽外沿高度，Ru为凹槽圆弧半径，α1、α2为凹槽上、下内壁与水平面夹角，β为斜内孔壁与环件轴向夹角；

(3)采用闭式孔型辗扩，设计的环形毛坯辗扩前截面形状为矩形，辗扩前毛坯轴向高度H0等于辗扩后环件高度H，即毛坯高度H0＝H；

(4)根据塑性变形过程体积不变原理，设计矩形截面环形毛坯其余尺寸：毛坯内径d0＝du/λ，毛坯外径

说明书

一种凹槽斜内孔环件辗扩毛坯尺寸的设计方法

技术领域

[0001] 本发明属于环件辗扩设计领域，具体涉及一种凹槽斜内孔环件辗扩毛坯尺寸的设计方法。

背景技术

[0002] 凹槽环件是指外表面或内表面带有凹槽(槽深约占壁厚的五分之一以上)的异形环件，图1所示环件的凹槽深度占壁厚的二分之一，且内孔和凹槽外沿具有一定的斜度，形状尺寸复杂。工程领域常用的双边支重轮体、混凝土搅拌车支撑导轨、双边法兰和高压球阀体等关键基础件均属于凹槽环件，对其尺寸精度、性能质量以及组织稳定性的要求较高。该类型环件的凹槽难以通过模锻直接成形，通常是先模锻简单预制坯成形，再经过机械切削加工出凹槽部位尺寸，上述方法会导致环件周向金属纤维流线在切削过程中被破坏，组织性能恶化，生产效率低、材料浪费严重。环件辗扩成形技术采用连续多道次变形方式为该类复杂凹槽环件的稳定精确成形提供了可靠保障，而辗扩前环形毛坯尺寸的合理设计是关键。专利号CN 102357531A公开了一种厚壁深槽环件复合轧制成形工艺，所需毛坯尺寸是通过棒料加热镦粗、冲孔、冲连坯和去应力退火工艺后轧制成矩形截面毛坯再进行设计加工，设计过程繁杂，材料浪费严重，降低了生产效率。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种凹槽斜内孔环件辗扩毛坯尺寸的设计方法，可以有效地克服现有技术存在的缺点。

[0004] 本发明的目的是这样实现的，其特征在于设计步骤如下，如图1～3所示：

[0005] (1)确定辗扩比λ，根据给定的环件形状尺寸选取辗扩比的范围，λ的取值范围为2.0～2.5；λ＝du/d0，其中du和d0分别为环件凹槽部位的内径和毛坯的内径；

[0006] (2)计算凹槽斜内孔环件的体积V：

[0007]

[0008] 其中，D为环件外径，d2为斜内孔小内径，H为轴向高度，h为凹槽外沿与环件上下端面之间尺寸，h1为凹槽外沿高度，Ru为凹槽圆弧半径，α1、α2为凹槽上、下内壁与水平面夹角，β为斜内孔壁与环件轴向夹角；

[0009] (3)采用闭式孔型辗扩，设计的环形毛坯辗扩前截面形状为矩形，辗扩前毛坯轴向高度H0等于辗扩后环件高度H，即毛坯高度H0＝H；

[0010] (4)根据塑性变形过程体积不变原理，设计矩形截面环形毛坯其余尺寸：毛坯内径d0＝du/λ，毛坯外径

[0011] 本发明的优点及积极效果：本发明的设计过程合理、毛坯尺寸精确，可以达到凹槽斜内孔环件辗扩过程的稳定实现和辗扩工艺参数的合理设计，环件的外形尺寸精确、内部组织性能质量较高；设计成矩形截面毛坯有利于铸造过程的实现，缩短了生产周期，具有生产效率高、节能节材的优点。

附图说明

[0012] 图1为凹槽斜内孔环件的截面示意图。

[0013] 图2为毛坯的截面示意图。

[0014] 图3为凹槽斜内孔环件辗扩示意图。

[0015] 图中：1-芯辊 2-导向辊 3-凹槽斜内孔环件 4-驱动辊

具体实施方式

[0016] 以图1所示凹槽斜内孔环件为具体实施例，要求辗扩成形的凹槽斜内孔环件尺寸为：环件外径D＝1843mm，斜内孔大内径d1＝1715mm，斜内孔小内径d2＝1686mm，轴向高度H＝60mm，凹槽圆弧半径Ru＝12mm，凹槽部位内径du＝1783mm，凹槽外沿与环件上下端面之间尺寸h＝15mm，凹槽外沿高度h1＝30mm，凹槽上、下内壁与水平面夹角α1、α2分别为6°、5°，斜内孔壁与环件轴向夹角β为14°；毛坯尺寸的设计步骤是，如图1～3所示：

[0017] (1)确定辗扩比λ，根据给定的环件形状尺寸选取辗扩比的范围，该实施例取λ＝2.2，λ＝du/d0，其中du和d0分别为环件凹槽部位的内径和毛坯的内径；

[0018] (2)计算凹槽斜内孔环件的体积V：

[0019]

[0020] 其中，D为环件外径，d2为斜内孔小内径，H为轴向高度，h为凹槽外沿与环件上下端面之间尺寸，h1为凹槽外沿高度，Ru为凹槽圆弧半径，α1、α2为凹槽上、下内壁与水平面夹角，β为斜内孔壁与环件轴向夹角；

[0021] (3)采用闭式孔型辗扩，设计的环形毛坯辗扩前截面形状为矩形，辗扩前毛坯轴向高度H0等于辗扩后环件高度H，即毛坯高度H0＝H＝60mm；

[0022] (4)根据塑性变形过程体积不变原理，设计矩形截面环形毛坯其余尺寸：毛坯内径d0＝du/λ＝810mm，毛坯外径