本发明属于自由锻造技术领域，涉及一种锥形内孔圈类锻件的自由锻造法。
背景技术：
在自由锻造生产中圈类锻件较多，锥形内孔圈类锻件由于实际锻造过程中锥度难以控制，往往使锻件毛坯外形达不到图纸要求造成报废，所以一般在自由锻造工艺中被设计成直孔，所需附加锻造余块多，造成锻件的重量增大；而且由于锻件形状的限制，后续加工工时量较大，加工时容易将锻件流线切断，对零件使用寿命有一定影响。
因此，迫切需要研发一种新锻造法，使得锥形内孔圈类锻件可以将内孔锥形锻出，以减小锻件重量及机加工工时，并能保证锻件内部流线，从而增加锻件使用寿命。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种锥形内孔圈类锻件的自由锻造法，解决了现有技术锥形内孔一般在自由锻造工艺中被设计成直孔，所需附加锻造余块多，造成锻件的重量增大；而且由于锻件形状的限制，后续加工工时量较大，加工时容易将锻件流线切断，影响零件使用寿命的问题。
本发明采用的技术方案是，一种锥形内孔圈类锻件的自由锻造法，具体按照以下步骤实施：
第一火：制作坯料
对原料进行倒棱、剁切下料，镦粗，滚圆平整，冲孔，得到工艺要求尺寸的坯料；
第二火：胀内孔
先将圆柱形马杠水平穿过坯料的内孔，并且将圆柱形马杠支撑在马架上，使用平砧下压坯料外圆，利用圆柱形马杠将坯料扩孔至要求尺寸；
再用胀形冲子胀内孔，平整外圆及两端面，然后翻面将胀形冲子顶出，得到初步雏形的坯料；
第三火，扩孔
将马架安装在移动工作台上，把锥形马杠水平穿过坯料内孔，锥形马杠的第二圆柱体与坯料的h1处卡装接触贴合，锥形马杠的圆锥体与坯料的内孔锥面接触贴合，将锥形马杠的第一圆柱体和第三圆柱体支撑在马架上；
使用平砧下压坯料外圆，用锥形马杠对坯料的内孔进行扩孔，每一次下压后对坯料旋转12～15°，依次循环，使坯料的内孔初步成形，扩孔过程中坯料的h2高度增高，则按锻件设计高度H2平整端面后装炉；
第四火，二次精整内孔
用锥形马杠重新扩孔至锻件的成品要求尺寸，平整端面，经精整后最终成形，精整阶段适当减小旋转角度，每一次下压后对坯料旋转8～10°，得到锻件的成品。
本发明的有益效果是，该种锻造法用于自由锻造锥形内孔圈类锻件，包括专门设置的胀形冲子和锥形马杠，整套生产方法分4个火次锻造锥形内孔圈类锻件；实现了在自由锻造设备上锻造锥形内孔圈类锻件，保证了锻件内部流线，增加了锻件使用寿命；并减小了锻件重量，降低锻件成本，提高了市场竞争力。
附图说明
图1是本发明加工对象锻件的截面结构示意图；
图2是本发明加工对象锻件的俯视图；
图3是本发明胀形冲子1的截面结构示意图(主视图)；
图4是本发明胀形冲子1的示意图(俯视图)；
图5是本发明锥形马杠3的截面结构示意图；
图6是图5的左视图；
图7为第一火次制作完成后的坯料；
图8为第二火次扩孔示意图；
图9为第二火次采用胀形冲子胀孔示意图；
图10为第三、四火次采用锥形马杠扩孔示意图；
图11为第三、四火次采用垫块及锥形马杠扩孔示意图。
图中，1.胀形冲子，2.锻件，3.锥形马杠，4.圆柱形马杠，5.坯料，6.马架，7.平砧，8.移动工作台，9.垫块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对发明进行详细说明。
参照图1、图2，本发明加工对象的(锥形内孔圈类锻件)锻件2的设计截面结构是，包括一端圆柱环体(厚度为H2)和另一端圆柱环体(厚度为H1)，该两端圆柱环体之间为过渡的圆锥体。
本发明锥形内孔圈类锻件的自由锻造法，在锻造过程中，需要依赖于三个单独的工装部件，即胀形冲子1、锥形马杠3及圆柱形马杠4。
参照图3和图4，胀形冲子1的结构是，包括两部分，即一体加工的三段圆锥段，上部圆锥段圆锥面与直径的夹角a的角度为95°，下部圆锥段圆锥面与直径的夹角b的角度为85°，即从上到下为上大下小的形状。
参照图5和图6，锥形马杠3的结构是，至少包括一体加工的三部分，即第一圆柱体及第二圆柱体、圆锥体及第三圆柱体，在第三圆柱体后端还一体连接有圆柱形台阶(操作机夹持用)。
本发明锥形内孔圈类锻件的自由锻造法，利用上述的工装，包括以下四个火次的锻造过程：
第一火：倒棱、剁水冒口，镦粗，滚圆平整，冲内孔，制作得到最初的坯料5；
第二火：利用圆柱形马杠4将最初的坯料5的内孔扩孔至要求尺寸(带余量的粗略尺寸)，再采用胀形冲子1对内孔进行胀孔，得到雏形的锻件2；
第三火：对锻件2使用锥形马杠3扩内孔，平整端面；
第四火：再次使用锥形马杠3扩内孔达锻件尺寸要求，精整成型，得到锻件2的成品。
实施例
本发明锥形内孔圈类锻件的自由锻造法，具体按照以下步骤实施：
准备步骤、按不同规格锥形内孔圈类锻件制订锻造工艺，按锻件图(图1及图2)尺寸制作对应尺寸的胀形冲子1、锥形马杠3及圆柱形马杠4；胀形冲子1的最大直径尺寸为锻件2锥形内孔小端直径的1/2，胀形冲子1上下两端锥度均为5°方便顶出(相当于a处角度为95°，b处角度为85°)，中间段圆锥体锥度及高度应与锻件2内孔锥度及高度一致；锥形马杠3的圆锥体锥度应比锻件2内孔锥度小3～5°，锥形马杠3的第二圆柱体长度应与锻件2的H1长度相同；
第一火：制作坯料5
对原料进行倒棱、剁切下料，镦粗，滚圆平整，冲孔，得到工艺要求尺寸的坯料5，如图7；
第二火：胀内孔
如图8，先将圆柱形马杠4水平穿过坯料5的内孔，并且将圆柱形马杠4两端支撑在马架6上，使用平砧7下压坯料5外圆，利用圆柱形马杠4将坯料5扩孔至要求尺寸，保证坯料5扩孔过后的内孔直径尺寸大于胀形冲子1小端直径30～50mm；
如图9，再用胀形冲子1胀内孔，胀内孔时分别保证尺寸h1、h2对应比锻件2的尺寸H1、H2小20mm，平整外圆及两端面，然后翻面将胀形冲子1顶出，得到初步雏形的坯料5；
第三火，扩孔
将马架6安装在移动工作台8上，把锥形马杠3水平穿过坯料5内孔，锥形马杠3的第二圆柱体与坯料5的h1处卡装接触贴合，锥形马杠3的圆锥体与坯料5的内孔锥面接触贴合，将锥形马杠3的第一圆柱体和第三圆柱体支撑在马架6上，锥形马杠3的台阶与旋转机构固定连接；
使用平砧7下压坯料5外圆，用锥形马杠3对坯料5的内孔进行扩孔，每一次下压后对坯料5旋转12～15°，依次循环，使坯料5的内孔初步成形，如图10，扩孔过程中坯料5的h2高度增高，则按锻件设计高度H2平整端面后装炉；如果锻造过程中由于锻件垂直度偏移导致的锥面大端内孔增大的情况，可在左端马架6内侧增加垫块9(可与本体焊接或用螺栓把合连接)，锻造时拉动移动工作台8与垫块9配合控制锥面内孔成形，从而起到严格按设计锥度要求控制锻件内孔锥度的目的，如图11。
第四火，二次精整内孔
用锥形马杠3重新扩孔至锻件2的成品要求尺寸，如图10，平整端面，经精整后最终成形，精整阶段适当减小旋转角度，每一次下压后对坯料5旋转8～10°，得到锻件2的成品，如图1、图2。
本发明方法，通过简单工装及工艺步骤，不仅外形尺寸能够保证图纸要求，而且大大节约了材料及机加工费用，并保证锻件内部流线不被切断，增加了锻件使用寿命，增强了该类锻件的市场竞争力。