一种确定冷辗扩主轴转速的方法

文档序号:3004475阅读:187来源:国知局
专利名称:一种确定冷辗扩主轴转速的方法
技术领域
本发明属于环件冷轧加工领域,具体涉及一种确定冷辗扩主轴转速的方法。
背景技术
冷辗扩过程中,主轴转速是重要的工艺参数,它与进给速度和加工效率有关,还关系到设备的成本。目前冷辗环机主轴转速的确定是基于反复试验和经验的积累,缺乏科学依据,因此,新产品工艺周期长,成本高。

发明内容
针对上述不足,本发明的目的在于提供一种简单、准确的确定冷辗扩主轴转速的方法。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案一种确定冷辗扩主轴转速的方法,其特征在于包括如下步骤1).测量出环形毛坯外径2R0、环形毛坯内径2r0,主辗轮半径R1,计算环形毛坯壁厚为hmax=R0-r0;成品环件要求的壁厚hmin是给定的;芯辊进给速度vf设定为2;2).把步骤1)得到的量,带入式(12)得到直径增长率关于主轴转速和辗扩过程中环件壁厚的函数Dg=R02-r0230(R02-r02+h2)NR1+h2vf-vf---(12),]]>式中 是辗扩中环件直径增长率,N是主轴转速,h是辗扩过程中的环件壁厚;R0为环形毛坯外径的1/2,r0为环形毛坯内径的1/2,vf为芯辊进给速度,R1为主辗轮半径;3).作直径增长率这个函数图像横坐标为辗扩过程中的环件壁厚h,取值范围是hmin-hmax,转速N取一个值,得到一条直径增长率随辗扩过程中环件壁厚变化的曲线,N从一个比较小的值开始,逐渐增大,相应地作出一系列的曲线,从曲线图观察,当N达到某个值后,相邻的两条曲线在相同壁厚处所对应的直径增长率相对差值在1%内,把这个N值作为主辗轮的转速。
本发明的有益效果是科学合理地确定主轴转速,使冷辗扩加工效率较高,也不会因主轴转速过高使设备成本增加,减少了开发新产品的试验次数,本发明与现有技术相比主轴转速确定准确、简单,缩短工艺周期,降低成本。


图1为变形区几何构形图。
图2为不同主轴转速时,直径增长率随辗扩过程中环件壁厚变化曲线图。
具体实施例方式
原理如下中小环件冷辗扩时,主辗轮和芯辊上一般有法兰,一方面保证环件轴向宽度不变,另一方面使环件定位,保持稳定。这种情况是径向辗扩,宽展可忽略。辗扩过程的几何构形如图1所示。R1为主辗轮半径,R2为芯辊半径,H为辗扩变形区入口壁厚,h为辗扩变形区出口壁厚,它就是辗扩中的环件壁厚;Dm为环件平均直径;vH为变形区入口平均速度,vh为变形区出口平均速度;vR1为主辗轮圆周速度,ABCD为变形区。
假设出口边界CD上的速度呈线性分布,环件和驱动辊之间无滑动,则有vh=DmDm+hvR1---(1)]]>忽略宽展,根据金属流动连续条件有vHH=vhhvH=hHvh---(2)]]>很显然,H>h,vh>vH,变形区出口速度大于入口速度,导致环件周长增加,这正是环件直径增长的原因,故有πDgm=vh-vH---(3)]]>将式(1)、(2)代入式(3)有πDgm=ΔhΔh+hDmDm+hvR1---(4)]]>这里,Δh为变形区出入口壁厚差,Δh=H-h,Dm为环件当前平均直径, 为平均直径增长率。
壁厚差和芯辊进给速度的关系为Δh=πDvfvR1---(5)]]>D为环件瞬时外径,vf为芯辊进给速度。
Dm=D-h (6)h=h0-∫0tvfdt---(7)]]>h0为环件初始壁厚。
Dgm=Dg+vf---(8)]]>式(8)代入式(4)得
π(Dg+vf)=11+vR1πvfhD(1-hD)vR1---(9)]]>设环形毛坯外径为2R0,环形毛坯内径为2r0,环件瞬时外径D=2R,环件瞬时内径为2r,h0=R0-r0,忽略宽展,由体积保持不变有(R+r)(R-r)=R02-r02R-r=hD=2R=R02-r02h+h---(10)]]>式(10)代入式(9)整理得Dg=(R02-r02)/πR02-r02+h2vR1+h2/πvf-vf---(11)]]>设驱动辊转速为N转/分,有vR1=Nπ30R1]]>代入上式得Dg=R02-r0230(R02-r02+h2)NR1+h2vf-vf---(12)]]>本发明的具体实施例如下环形毛坯尺寸为R0=33.6mm,r0=23.9mm,主辗轮半径R1=103.61mm,vf=2mm/s,环形毛坯壁厚9.7mm,成品环件要求壁厚hmin=7.7mm,转速N(单位rpm)分别5,10,30,100,130,150,170,190,240,800时,带入式(12),得到直径增长率关于主轴转速和辗扩过程中环件壁厚的函数图像,它们是一组曲线,如图2所示。从图可以看出当转速在150rpm以上时,5条曲线基本重合(相邻的两条曲线在相同壁厚处所对应的直径增长率相对差值在1%内),150rpm作为主轴转速最合理。
权利要求
1.一种确定冷辗扩主轴转速的方法,其特征在于包括如下步骤1).测量出环形毛坯外径2R0、环形毛坯内径2r0,主辗轮半径R1,计算环形毛坯壁厚为hmax=R0-r0;成品环件要求的壁厚hmin是给定的;芯辊进给速度vf设定为2;2).把步骤1)得到的量,带入式(12)得到直径增长率关于主轴转速和辗扩过程中环件壁厚的函数Dg=R02-r0230(R02-r02+h2)NR1+h2vf-vf---(12),]]>式中 是辗扩中环件直径增长率,N是主轴转速,h是辗扩过程中的环件壁厚;R0为环形毛坯外径的1/2,r0为环形毛坯内径的1/2,vf为芯辊进给速度,R1为主辗轮半径;3).作直径增长率这个函数图像横坐标为辗扩过程中的环件壁厚h,取值范围是hmin-hmax,转速N取一个值,得到一条直径增长率随辗扩过程中环件壁厚变化的曲线,N从一个比较小的值开始,逐渐增大,相应地作出一系列的曲线,从曲线图观察,当N达到某个值后,相邻的两条曲线在相同壁厚处所对应的直径增长率相对差值在1%内,把这个N值作为主辗轮的转速。
全文摘要
本发明涉及一种确定冷辗扩主轴转速的方法。一种确定冷辗扩主轴转速的方法,其特征在于包括如下步骤1)测量出环形毛坯外径2R
文档编号B21B37/00GK1915557SQ20061012443
公开日2007年2月21日 申请日期2006年9月1日 优先权日2006年9月1日
发明者华林, 鄢奉林 申请人:武汉理工大学
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