专利名称：管形件精密缩径的楔横轧工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于金属塑性加工行业。
管形坯料经过中部或端部缩径制成中空阶梯轴类零件，在机械、汽车、建筑等行业有广泛的应用领域。传统的缩径方法有径向锻造，挤压和楔横轧。热态下的径向锻造和楔横轧锻坯缩径处圆度公差大，其数值大大超过GB1184-80标准中最低一级精度即12级精度所规定的公差值。冷热挤压锻坯圆度精度可以达到12级精度，但用于中部缩径十分困难，需要复杂的模具并且生产率很低。采用冷态径向锻造其圆度虽然可以这到12精度，但工艺过程复杂，在工序间往往要加入消除加工硬化效应的退火处理，加之径向锻造机生产中噪声大，生产率低等缺点，使生产成本比较昂贵。本发明是在热状态下，使楔横轧和精密整形相结合，高效、经济生产精密中空阶梯形锻坯的新工艺，中空锻坯缩径部分的圆度公差可达到GB1184-80《形状和位置公差未注公差的规定》国家标准中10～12级规定的指标，生产率每小时可达到360-720件，比挤压高5～10倍，比径向锻造高6～12倍，锻坯制造成本可降低20％～40％。本项发明同时具有工艺过程紧凑，生产易于实现自动化等优点，在高精度中空阶梯轴锻坯制造上有良好的应用前景。
本发明的特征是在中空毛坯楔横轧缩径后，加入具有特殊曲面的模具进行精密整形，通过模具曲面的逐渐变化，不断改变整形过程中的压下量，使楔横轧缩径所产生的椭圆度逐渐减小，最后达到要求的圆度精度。工艺过程如图一所示。
精密整形的特殊模具曲面由两段组成。第一段为一对在轧制过程中两模具曲面之间距离逐渐增大的柱面，第二段模具曲面，对于两辊式楔横轧机为与轧辊同心的圆柱面，对于板式楔横轧机为与运动方向平行的平面。第一段两模具曲面距离增大的数值及辊面长度由轧件尺寸及精度所决定，第二段模具曲面的长度及半径(对于板式楔横轧机为厚度)由轧件尺寸决定。对于两辊式楔横轧机，精密整形的第一段模具曲面可选用阿基未德螺线或等速螺线为母线的圆柱面，其母线方程分别由式(1)和式(2)表示，公式中参数的几何意义见图ρ=Ro-aθΦ------(1)]]>ρ=RoeθΦlnRo-aRo-----(2)]]>式中ρ为模具曲面上某点半径Ro为整形起始处半径a为模具整形段半径方向减薄值θ角座标，用弧度表示Φ为模具包角，用弧度表示为简化模具加工，本段模具也可采用在圆柱曲面模具下面加装厚度为a的垫片，实现模具曲面距离逐渐增大的要求，实践证明仍可达到所要求的精密整形的目标。这一简化的精密整形方法由图三表示。
对于板式楔横轧机，其整形的第一段的模具表面为一倾斜的平面，第二段为一水平面，由图四表示。
图一为管形件精密缩径的楔横轧工艺过程示意图。
图二为精整段示意图。
图三为简化的精整段示意图。
图四为平板式楔横轧工艺精整段示意图。
图五为中部精密缩径锻坯示意图。
图六为端部精密缩径锻坯示意图。
图七同时带有中部和端部缩径的锻坯示意图。
本发明适用于上述三种典型件及由其各种组合而形成的不同形状的镀坯。
权利要求
1.一种管坯精密缩径制造中空阶梯轴类锻件的新工艺。将加热的管坯在楔横轧机上轧制，实现头部或中间部分的粗缩径，然后进行精密整形，提高尺寸精度和几何精度。在楔横轧机的一个工作周期内，完成精密中空阶梯轴类锻件的制造任务。缩径部分的圆度可达到GB1184-80国家标准中10～12级精度。
2.精密整形的模具特殊曲面由两段组成。第一段为一对在轧制过程中两曲面在轧制中心线上距离逐渐增大的柱面。(距离增大值及模具长度由锻件尺寸及精度决定)第二段为一对在轧制中心线上距高不变的圆柱面。(对于板式楔横轧机为一平面)
全文摘要
本发明是制造精密缩径管形零件的新工艺。其特征是应用楔横轧先成型缩径部分的外形，然后利用安装在楔横轧机上的具有特殊曲面的模具进行精密整形，可制出缩径部分圆度精度达到国家标准中规定的10～12级精度的管形锻件。锻件的成型与精整是在楔横轧机一个工作周期内完成的。锻件缩径部分因具有足够的几何精度与尺寸精度，一般可替代切削加工。本发明是一种高效高精度生产中空阶梯轴类零件的少无切削新方法。
文档编号B21H1/22GK1167019SQ97104038
公开日1997年12月10日 申请日期1997年4月21日 优先权日1997年4月21日
发明者任广升, 徐春国 申请人:机械工业部北京机电研究所