CN113351811A - 基于数控自动化液压碾环机的环形锻件加工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于数控自动化液压碾环机的环形锻件加工方法，包括制坯、扩环、整形、保压、脱模以及后续加工，在整形过程中，使用模具对预成型件进行锻压，从而对预成型件的外廓尺寸进行修整，使预成型件成为再成型件，因此能够极大改善环形锻件的外廓尺寸与设计尺寸之间的偏差，在通过保压对再成型件的尺寸进行定型，因此便于后续的车加工，有助于提升加工效率和加工精度。

Description

基于数控自动化液压碾环机的环形锻件加工方法

技术领域

本发明涉及锻造加工的技术领域，尤其是涉及一种基于数控自动化液压碾环机的环形锻件加工方法。

背景技术

对大型或者超大型法兰、轴承等环形金属件，常用的加工方式会依次采用锻造、车加工等工序进行加工。锻造的过程是使用碾环机对环形毛坯件进行碾压扩环，使产品初步达到预定尺寸，而车加工是对产品进行精加工，使产品达到设计尺寸。

但是使用碾环机进行锻造加工属于自由锻的范畴，因此，碾环机在对环形锻件进行加工时，环形锻件的尺寸精度较差。而当环形锻件的尺寸偏差过大时，会对后续的车加工造成一定的困难，影响加工效率。

发明内容

为了提升环形锻件在碾环机中的加工精度，本申请提供一种自动化液压碾环机和环形锻件的加工方法，包括以下步骤：

1）制坯，制作环形坯料；

2）扩环，使用碾环机对坯料进行加工，使坯料的直径扩张至预定尺寸后，坯料即形成预成型件；

3）整形，使用模具对预成型件进行锻压，从而对预成型件的外廓尺寸进行修整，使预成型件成为再成型件；

4）保压，对模具中的再成型件进行保压；

5）脱模；再成型件脱模后成为半成品；

6）后续加工，对半成品进行车加工以及热处理，使半成品达到设计要求。

通过采用上述技术方案，模具对预成型件外廓尺寸的修整，能够极大改善环形锻件的外廓尺寸与设计尺寸之间的偏差，在通过保压对再成型件的尺寸进行定型，因此便于后续的车加工，有助于提升加工效率和加工精度。

优选的，所述模具包括底模、固定在底模上的芯模、设置在芯模周侧的边模以及与底模相对设置的上模；所述芯模和边模之间形成锻造型腔；

将预成型件放置在芯模上，使用上模对预成型件施加压力，使芯模对预成型件的内径进行修整。

通过采用上述技术方案，预成型件在上模的压力下套在芯模上，芯模对预成型件施加扩张力使预成型件的内径进行扩张，从而使预成型件的内壁与芯模侧壁贴合，从而对预成型件的内径进行修整。

优选的，所述芯模包括扩张部和导向部，所述导向部呈锥台状设置；预成型件的内径小于扩张部的直径，预成型件的内径大于导向部小端的直径；所述上模上开设有用于避让导向部的让位槽。

通过采用上述技术方案，导向部的设置能够便于预成型件放置在芯模上，而扩张部的设置则能够保证芯模的正常工作。

优选的，预成型件内径与扩张部直径之间的差值为0.5-5cm。

通过采用上述技术方案，预成型件内径与扩张部直径之间的差值过大时，芯模与预成型件之间的压力过大，不利于加工；预成型件内径与扩张部直径之间的差值过小时，不利于预成型件内壁与芯模侧壁紧密贴合，影响修整效果。

优选的，所述边模包括多个分布在芯模周侧的模板，所述模板朝向芯模的一侧均呈弧面设置；

芯模对预成型件的内径进行加工后，多个边模同时对预成型件的侧壁进行加压，从而对预成型件的外径进行修整；

在对预成型件的外径修整完成后，对模具中的预成型件进行保压，使预成型件初步定型。

通过采用上述技术方案，多个模板同时对预成型件进行施加压力，即可对预成型件的周侧进行修整，同时在对预成型件内径进行修整时，边模能够移至一侧，从而降低预成型件受到的阻力。

优选的，所述模板的两端均设置定位板，模具在工作时，相邻两个模板上的定位板相互抵接。

通过采用上述技术方案，定位板能够保证相邻两个模板之间稳定配合，提升加工精度。

优选的，所述模具应用于锻压机中；所述锻压机包括基座、多个设置在基座上的水平动力缸以及设置在基座上方的竖直动力缸；多个所述模板与多个水平动力缸一一对应，并且所述模板固定在水平动力缸的输出端上；所述底模固定在基座上，所述上模固定在竖直动力缸的输出端上。

通过采用上述技术方案，锻压机能够通过模具对预成型件进行加工，提升自动化程度和加工精度。

优选的，在碾环机对坯料进行扩环加工时，对坯料的外径和内径进行测量。

通过采用上述技术方案，对坯料的直径进行测量，能够有效控制预成型件的尺寸与模具之间的匹配程度，便于尺寸的修整。

优选的，所述碾环机上设置有用于测量预成型件直径的测量装置，所述测量装置包括固定架、两个相对设置的抵接板以及用于测量两个抵接板位移量的第一测量单元；所述抵接板和第一测量单元均位于固定架上；

两个所述抵接板之间还设置有两个触头，两个所述触头同样设置在固定架上，并且固定架上还设置有用于测量触头的位移量的第二测量单元。

通过采用上述技术方案，第一测量单元能够自动对预成型件的外径进行测量，而两个触头能够对预成型件的内径进行测量，以便于工作人员准确测得预成型件的尺寸，便于操作。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1．模具对预成型件外廓尺寸的修整，能够极大改善环形锻件的外廓尺寸与设计尺寸之间的偏差，在通过保压对再成型件的尺寸进行定型，因此便于后续的车加工，有助于提升加工效率和加工精度；

2.芯模的直径大于预成型件的内径，因此预成型件在套在芯模上后，芯模对预成型件施加扩张力，使得预成型件内壁与芯模侧壁贴合，从而完成预成型件尺寸的修整；同时在对预成型件内径进行修整时，边模能够移动至一侧，使得预成型件在修整时所受到的阻力较小，便于工作的顺利进行；

3.锻压机能够与模具配合使用，从而提升预成型件尺寸修整的自动化，并且有助于提升尺寸修整精度。

附图说明

图1是本申请实施例中碾环机和锻压机的结构示意图；

图2是用于展示测量装置的结构示意图；

图3是用于展示模具与锻压机之间连接关系的示意图。

附图中标记：1、碾环机；11、滑轨；2、测量装置；21、固定架；22、第一测量单元；23、第二测量单元；24、抵接板；25、触头；251、固定轴；252、滚轮；3、锻压机；31、基座；32、水平动力缸；33、竖直动力缸；4、模具；41、底模；42、芯模；421、扩张部；422、导向部；43、上模；44、边模；441、模板；442、定位板。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本发明作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种基于数控自动化液压碾环机的环形锻件加工方法，包括以下步骤：

1）制坯，制作环形坯料；

2）扩环，使用碾环机1对坯料进行加工，使坯料的直径扩张至预定尺寸。由于碾环机1扩环这一过程为粗加工，预定尺寸即为环境金属件的粗加工尺寸；

参照图1和图2，碾环机1上设置有测量装置2，因此碾环机1在对坯料进行扩环加工时，还能够对坯料的外径和内径进行测量。测量装置2包括设置在碾环机1的机座上的固定架21，固定架21上设置有两个第一测量单元22和两个第二测量单元23，第一测量单元22和第二测量单元23均设置为位移传感器。两个第二测量单元23位于两个第一测量单元22之间。两个第一测量单元22的输入端上均固定有抵接板24，并且两个抵接板24相对设置。两个抵接板24能够分别与坯料的两侧抵接，从而测量坯料的直径。

参照图2，两个第二测量单元23的输入端上均连接有触头25，触头25包括竖直设置在第二测量单元23上的固定轴251以及安装在固定轴251上的滚轮252。两个滚轮252能够与环形坯料的内侧壁抵接，从而对坯料的内径进行测量。

参照图2，碾环机1的机座安装有滑轨11，并且滑轨11沿机座长度方向设置，固定架21与滑轨11连接，并且固定架21能够沿滑轨11移动。因此，在测量坯料的内径时，使固定架21和触头25沿滑轨11移动，测量出两个触头25之间的最大距离，即可测出坯料的内径。

经过碾环机1扩环后，坯料成为预成型件。

3）整形，将预成型件从碾环机1中取出后，使用锻压机3和模具4对预成型件进行模锻，从而对预成型件的外廓尺寸进行修整，降低预成型件与产品设计尺寸之间的偏差，便于加工。

参照图1和图3，锻压机3包括基座31，基座31上设置有多个水平动力缸32，多个水平动力缸32相对设置并且均指向基座31的中心位置。基座31上还设置有龙门架，龙门架上固定有竖直动力缸33。水平动力缸32和竖直动力缸33均选用液压缸，保证锻压机3具有足够的压力。

参照图1和图3，模具4包括固定在基座31中心位置上的底模41，并且底模41位于多个水平动力缸32之间。底模41上固定有芯模42，芯模42包括与底模41连接的圆柱形扩张部421以及设置在扩张部421上端的锥台状导向部422。经过碾环机1扩环加工后，预成型件的内径大于导向部422小端的直径，使得预成型件能够直接套在导向部422上。并且预成型件内径与扩张部421直径之间的差值为0.5-5cm，以降低预成型件内径修整过程的难度。

参照图1和图3，竖直动力缸33的输出端上固定有上模43，上模43与底模41相对设置，上模43底端与芯模42对应的位置上开设有让位槽，以便于在上模43合模时能够避让导向部422，使得上模43能够对预成型件施加下压力，使预成型件套在扩张部421上，从而对预成型件的内径尺寸进行修整。

参照图3，模具4还包括边模44，边模44包括多个均匀分布在芯模42周侧的模板441，多个模板441与多个水平动力缸32一一对应，并且模板441固定在水平动力缸32的输出端上。模板441朝向芯模42的一侧均呈弧面设置，并且多个模板441能够相互拼接，从而形成一个完整的圆柱面，以便于边模44与预成型件侧壁贴合。多个边模44在水平动力缸32的驱动下同时对预成型件的侧壁进行加压，从而对预成型件的外轮廓以及外径尺寸进行修整。

参照图3，模板441的两端均设置有定位板442，模具4在工作时，相邻两个模板441上的定位板442相互抵接，有效提升模板441之间配合的稳定性，从而提升对预成型件的修整效果。

预成型件在经过修正后成为再成型件。

4）保压，对模具4中的再成型件进行保压，使再成型件初步定型。

5）脱模；再成型件脱模后成为半成品；

6）后续加工，对半成品进行车加工以及热处理，使半成品达到设计要求。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于数控自动化液压碾环机的环形锻件加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）制坯，制作环形坯料；

2）扩环，使用碾环机(1)对坯料进行加工，使坯料的直径扩张至预定尺寸后，坯料即形成预成型件；

3）整形，使用模具(4)对预成型件进行锻压，从而对预成型件的外廓尺寸进行修整，使预成型件成为再成型件；

4）保压，对模具(4)中的再成型件进行保压；

5）脱模；再成型件脱模后成为半成品；

6）后续加工，对半成品进行车加工以及热处理，使半成品达到设计要求。

2.根据权利要求1所述的基于数控自动化液压碾环机的环形锻件加工方法，其特征在于：所述模具(4)包括底模(41)、固定在底模(41)上的芯模(42)、设置在芯模(42)周侧的边模(44)以及与底模(41)相对设置的上模(43)；所述芯模(42)和边模(44)之间形成锻造型腔；

将预成型件放置在芯模(42)上，使用上模(43)对预成型件施加压力，使芯模(42)对预成型件的内径进行修整。

3.根据权利要求2所述的基于数控自动化液压碾环机的环形锻件加工方法，其特征在于：所述芯模(42)包括扩张部(421)和导向部(422)，所述导向部(422)呈锥台状设置；预成型件的内径小于扩张部(421)的直径，预成型件的内径大于导向部(422)小端的直径；所述上模(43)上开设有用于避让导向部(422)的让位槽。

4.根据权利要求3所述的基于数控自动化液压碾环机的环形锻件加工方法，其特征在于：预成型件内径与扩张部(421)直径之间的差值为0.5-5cm。

5.根据权利要求2所述的基于数控自动化液压碾环机的环形锻件加工方法，其特征在于：所述边模(44)包括多个分布在芯模(42)周侧的模板(441)，所述模板(441)朝向芯模(42)的一侧均呈弧面设置；

芯模(42)对预成型件的内径进行加工后，多个边模(44)同时对预成型件的侧壁进行加压，从而对预成型件的外径进行修整；

在对预成型件的外径修整完成后，对模具(4)中的预成型件进行保压，使预成型件初步定型。

6.根据权利要求5所述的基于数控自动化液压碾环机的环形锻件加工方法，其特征在于：所述模板(441)的两端均设置定位板(442)，模具(4)在工作时，相邻两个模板(441)上的定位板(442)相互抵接。

7.根据权利要求5所述的基于数控自动化液压碾环机的环形锻件加工方法，其特征在于：所述模具(4)应用于锻压机(3)中；所述锻压机(3)包括基座(31)、多个设置在基座(31)上的水平动力缸(32)以及设置在基座(31)上方的竖直动力缸(33)；多个所述模板(441)与多个水平动力缸(32)一一对应，并且所述模板(441)固定在水平动力缸(32)的输出端上；所述底模(41)固定在基座(31)上，所述上模(43)固定在竖直动力缸(33)的输出端上。

8.根据权利要求1所述的基于数控自动化液压碾环机的环形锻件加工方法，其特征在于：在碾环机(1)对坯料进行扩环加工时，对坯料的外径和内径进行测量。

9.根据权利要求8所述的基于数控自动化液压碾环机的环形锻件加工方法，其特征在于：通过所述碾环机(1)上设置有用于测量预成型件直径的测量装置(2)，所述测量装置(2)包括固定架(21)、两个相对设置的抵接板(24)以及用于测量两个抵接板(24)位移量的第一测量单元(22)；所述抵接板(24)和第一测量单元(22)均位于固定架(21)上；

两个所述抵接板(24)之间还设置有两个触头(25)，两个所述触头(25)同样设置在固定架(21)上，并且固定架(21)上还设置有用于测量触头(25)的位移量的第二测量单元(23)。

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