CN115592055A - 一种环状零件外径多台阶锻造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环状零件外径多台阶锻造工艺，环状零件具有中心孔和位于其外侧的两道槽结构，其锻造步骤包括制坯料、镦粗得到第一毛坯、预锻得到具有槽雏形的第二毛坯、对第二毛坯冲孔形成具有中通结构的第三毛坯、对第三毛坯进行辗扩得到具有中心孔和槽结构的环状零件，并提供了锻造上述环状零件的辗扩设备，依上述工艺制得的环状零件的形状达成零件成品的外形要求，并且环状零件相对零件成品的加工余量由业内普遍的单边1.3mm余量改进至单边0.8mm余量，零件外侧槽结构由辗扩设备辗压形成，生产能源消耗相较常规工艺降低15%~20%，也减少后续从环状零件到零件成品的机加工量，不仅提高了生产速率，整个生产加工过程的总成本相较常规同类产品生产成本降低10%~15%。
Description
技术领域
本发明涉及锻造技术领域，尤其是涉及一种环状零件外径多台阶锻造工艺。
背景技术
由于应用需求，环状零件的形状越来越复杂，一些环状零件需要在其外壁开设槽，以使槽与零件的外壁在相连处形成所需要的台阶结构，但常规的锻造方法无法达到在辗轧同时形成槽的要求，只能辗轧形成简单的环形件，生产外侧具有槽的环形件则需要在锻造之后再通过机械加工削切金属形成，现有技术中部分锻造方法可以在环形件外侧对槽进行预成型，但尺寸与环状零件的成品外型尺寸要求相差甚远，存在较大的加工余量，也需要经过机械加工削切才能达到所要求的外形尺寸，以上提到的现有技术中的两类方法都加大了机加工的难度，造成了原材料的浪费，降低了生产效率，增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的是要提供一种环状零件外径多台阶锻造工艺。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供了一种环状零件外径多台阶锻造工艺，环状零件具有中心孔、自环状零件的外侧面向内凹陷形成并沿着环形零件周向设置的沟槽、自环状零件的下端面的外缘部向上凹陷形成的环形槽。
制备所述环状零件的锻造工艺包括以下具体步骤：
（1）原料锯切下料，制得坯料；
（2）对坯料进行加热并保温；
（3）对加热后的坯料进行镦粗，得到圆柱状的第一毛坯；
（4）对第一毛坯进行预锻，在第一毛坯上端面形成圆形的第一凹槽，并在第一毛坯下端面形成与第一凹槽同轴设置的圆形的第二凹槽和在第一毛坯下端面的外边缘形成环形的预制槽，得到第二毛坯；第一凹槽的底壁与第二凹槽的底壁之间的部分被定义为连皮部；
（5）对第二毛坯进行冲孔，去除连皮部，使第一凹槽与第二凹槽连通，得到第三毛坯；相连通的第一凹槽和第二凹槽被定义为中通结构；
（6）通过辗扩设备对第三毛坯进行辗扩，使中通结构形成中心孔，预制槽形成环形槽，在第三毛坯的侧面形成沟槽，从而制得环状零件。沟槽和环形槽与环状零件的外壁在相连处形成台阶。
辗扩设备，包括机身、一端与机身转动连接的能够供第三毛坯挂置其上的芯辊、转动设置于机身上的与芯辊配合对第三毛坯进行碾轧以使第三毛坯直径扩大且形状改变的辗压辊，辗压辊位于芯辊的上方。辗压辊的外壁具有在对第三毛坯辗轧时容纳第三毛坯的模槽，模槽具有在对第三毛坯辗轧时与第三毛坯的上端面抵压接触的第一侧壁、在对第三毛坯辗轧时与第三毛坯的下端面抵压接触的第二侧壁、在对第三毛坯辗轧时与第三毛坯的外侧面抵压接触的底壁、用于在第三毛坯辗轧时形成沟槽的第一环形凸起、用于在第三毛坯辗轧时形成环形槽的第二环形凸起，第一环形凸起自底壁伸入至模槽的内腔中，第二环形凸起自底壁向模槽内腔凸出并紧邻第二侧壁设置。上下文中，用于描述环状零件的方位术语“上”“下”是按照该环状零件正常摆放状态下的方位定义的。
环状零件的形状达成零件成品的外形要求，并且环状零件相对零件成品的加工余量由业内普遍的单边1.3mm余量改进至单边0.8mm余量，环形槽、沟槽的形状均由辗扩设备上辗压形成，生产能源消耗相较常规工艺降低15%~20%，也减少后续从环状零件到零件成品的机加工量，不仅提高了生产速率，整个生产加工过程的总成本相较常规同类产品生产成本降低10%~15%。
进一步地，辗压辊包括依序排列并紧靠的第一压紧环、第一环形模、第二环形模、第二压紧环，底壁包括位于第一压紧环上的第一底壁面和位于第二环形模上的第二底壁面，第一侧壁位于第一压紧环上，第一环形凸起位于第一环形模上，第二环形凸起位于第二环形模上，第二侧壁位于第二压紧环上。辗轧时形成的环形槽、沟槽中存在气体，辗压辊设计成分体结构，环形槽中的气体从第二环形模与第二压紧环之间的缝隙排出，沟槽中的气体从第一环形模和第一压紧环之间的缝隙排出，槽结构更容易成型。
进一步地，辗扩设备还包括能够沿芯辊长度方向发生相对靠近、远离机身移动的活动托辊装置，活动托辊装置朝向芯辊的一侧设置有承托孔，芯辊的另一端部于承托孔可脱离地相插接。对于整体尺寸较小的环状零件，用于生产这些环状零件的芯辊直径较小，且在生产中芯辊快速受热容易变形，进而导致芯辊容易断裂，设置活动托辊装置支撑芯辊的另一端部，解决其易断裂的问题。
进一步地，坯料的加热温度为1150±20℃。
由于上述技术方案运用，本发明具有以下优点：
环状零件的形状达成零件成品的外形要求，并且环状零件相对零件成品的加工余量由业内普遍的单边1.3mm余量改进至单边0.8mm余量，环形槽、沟槽的形状均由辗扩设备辗压形成，生产能源消耗相较常规工艺降低15%~20%，也减少后续从环状零件到零件成品的机加工量，不仅提高了生产速率，整个生产加工过程的总成本相较常规同类产品生产成本降低10%~15%；模具结构分体设置，使环形槽、沟槽更容易成型。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的组件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是本发明的环状零件外径多台阶锻造工艺的坯料的一个实施例的结构示意图；
图2是本发明的环状零件外径多台阶锻造工艺的第一毛坯的一个实施例的结构示意图；
图3是本发明的环状零件外径多台阶锻造工艺的第二毛坯的一个实施例的结构示意图；
图4是本发明的环状零件外径多台阶锻造工艺的第三毛坯的一个实施例的结构示意图；
图5是本发明的环状零件外径多台阶锻造工艺的环状零件的一个实施例的结构示意图；
图6是本发明的环状零件外径多台阶锻造工艺的辗扩设备的一个实施例的结构示意图；
图7是图6中A区域的局部放大图。
附图标记：
1、环状零件；11、中心孔；12、沟槽；13、环形槽；2、坯料；3、第一毛坯；4、第二毛坯；41、第一凹槽；42、第二凹槽；43、预制槽；44、连皮部；5、第三毛坯；51、中通结构；6、辗扩设备；61、机身；62、芯辊；63、辗压辊；64、模槽；65、第一压紧环；65a、第一底壁面；65b、第一侧壁；66、第一环形模；66a、第一环形凸起；67、第二环形模；67a、第二底壁面；67b、第二环形凸起；68、第二压紧环；68a、第二侧壁；69、活动托辊装置；69a、承托孔。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，有关指示方位或位置关系的术语，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。用于描述环状零件的方位术语“上”“下”是按照该环状零件正常摆放状态下的方位定义的，术语“第一”“第二”“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
参考附图1至附图7，本实施例的环状零件外径多台阶锻造工艺所生产的环状零件1具有中心孔11、自环状零件1的外侧面向内凹陷形成并沿着环形零件周向设置的沟槽12、自环状零件1的下端面的外缘部向上凹陷形成的环形槽13。
制备所述环状零件1的锻造工艺包括以下具体步骤：
（1）原料锯切下料，制得坯料2；
（2）在1150±20℃的温度条件下对坯料2进行加热并保温；
（3）对加热后的坯料2进行镦粗，得到圆柱状的第一毛坯3；
（4）对第一毛坯3进行预锻，在第一毛坯3上端面形成圆形的第一凹槽41，并在第一毛坯3下端面形成与第一凹槽41同轴设置的圆形的第二凹槽42和在第一毛坯3下端面的外边缘形成环形的预制槽43，得到第二毛坯4；第一凹槽41的底壁与第二凹槽42的底壁之间的部分被定义为连皮部44；
（5）对第二毛坯4进行冲孔，去除连皮部44，使第一凹槽41与第二凹槽42连通，得到第三毛坯5；相连通的第一凹槽41和第二凹槽42被定义为中通结构51；
（6）通过辗扩设备6对第三毛坯5进行辗扩，使中通结构51形成中心孔11，预制槽43形成环形槽13，在第三毛坯5的侧面形成沟槽12，从而制得环状零件1。
辗扩设备6，包括机身61、一端与机身61转动连接的能够供第三毛坯5挂置其上的芯辊62、转动设置于机身61上的与芯辊62配合对第三毛坯5进行碾轧以使第三毛坯5直径扩大且形状改变的辗压辊63、能够沿芯辊62长度方向发生相对靠近、远离机身61移动的活动托辊装置69，辗压辊63位于芯辊62的上方。辗压辊63的外壁具有在对第三毛坯5辗轧时容纳第三毛坯5的模槽64，模槽64具有在对第三毛坯5辗轧时与第三毛坯5的上端面抵压接触的第一侧壁65b、在对第三毛坯5辗轧时与第三毛坯5的下端面抵压接触的第二侧壁68a、在对第三毛坯5辗轧时与第三毛坯5的外侧面抵压接触的底壁、用于在第三毛坯5辗轧时形成沟槽12的第一环形凸起66a、用于在第三毛坯5辗轧时形成环形槽13的第二环形凸起67b，第一环形凸起66a自底壁伸入至模槽64的内腔中，第二环形凸起67b自底壁向模槽64内腔凸出并紧邻第二侧壁68a设置。
环状零件1的形状达成零件成品的外形要求，并且环状零件1相对零件成品的加工余量由业内普遍的单边1.3mm余量改进至单边0.8mm余量，环形槽13、沟槽12的形状均由辗扩设备6上辗压形成，生产能源消耗相较常规工艺降低15%~20%，也减少后续从环状零件1到零件成品的机加工量，不仅提高了生产速率，整个生产加工过程的总成本相较常规同类产品生产成本降低10%~15%。
辗压辊63包括依序排列并紧靠的第一压紧环65、第一环形模66、第二环形模67、第二压紧环68，底壁包括位于第一压紧环65上的第一底壁面65a和位于第二环形模67上的第二底壁面67a，第一侧壁65b位于第一压紧环65上，第一环形凸起66a位于第一环形模66上，第二环形凸起67b位于第二环形模67上，第二侧壁68a位于第二压紧环68上。辗轧时形成的环形槽13、沟槽12中存在气体，辗压辊63设计成分体结构，环形槽13中的气体从第二环形模67与第二压紧环68之间的缝隙排出，沟槽12中的气体从第一环形模66和第一压紧环65之间的缝隙排出，槽结构更容易成型。
在一种更为优选的实施方案中，辗扩设备6还包括能够沿芯辊62长度方向发生相对靠近、远离机身61移动的活动托辊装置69，活动托辊装置69朝向芯辊62的一侧设置有承托孔69a，芯辊62的另一端部于承托孔69a可脱离地相插接。对于整体尺寸较小的环状零件1，用于生产这些环状零件1的芯辊62直径较小，且在生产中芯辊62快速受热容易变形，进而导致芯辊62容易断裂，设置活动托辊装置69支撑芯辊62的另一端部，解决其易断裂的问题。
在实际应用中，由于一些领域对于零件成品的尺寸精度要求，零件成品会在本发明环状零件1的基础上再加工，也应属于本发明的保护范畴。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种环状零件外径多台阶锻造工艺，其特征在于，所述环状零件（1）具有中心孔（11）、自所述环状零件（1）的外侧面向内凹陷形成并沿着环形零件（1）周向设置的沟槽（12）、自所述环状零件（1）的下端面的外缘部向上凹陷形成的环形槽（13）；
所述锻造工艺包括以下具体步骤：
（1）原料锯切下料，制得坯料（2）；
（2）对坯料（2）进行加热并保温；
（3）对加热后的坯料（2）进行镦粗，得到圆柱状的第一毛坯（3）；
（4）对第一毛坯（3）进行预锻，在第一毛坯（3）上端面形成圆形的第一凹槽（41），并在第一毛坯（3）下端面形成与第一凹槽（41）同轴设置的圆形的第二凹槽（42）和在第一毛坯（3）下端面的外边缘形成环形的预制槽（43），得到第二毛坯（4）；所述第一凹槽（41）的底壁与第二凹槽（42）的底壁之间的部分被定义为连皮部（44）；
（5）对所述第二毛坯（4）进行冲孔，去除连皮部（44），使第一凹槽（41）与第二凹槽（42）连通，得到第三毛坯（5）；相连通的第一凹槽（41）和第二凹槽（42）被定义为中通结构（51）；
（6）通过辗扩设备（6）对第三毛坯（5）进行辗扩，使所述中通结构（51）形成所述中心孔（11），预制槽形（33）成所述环形槽（13），在第三毛坯（5）的侧面形成所述沟槽（12），从而制得所述环状零件（1）；
所述辗扩设备（6），包括机身（61）、一端与机身（61）转动连接的能够供所述第三毛坯（5）挂置其上的芯辊（62）、转动设置于机身（61）上的与芯辊（62）配合对第三毛坯（5）进行碾轧以使第三毛坯（5）直径扩大且形状改变的辗压辊（63），辗压辊（63）位于芯辊（62）的上方；
所述辗压辊（63）的外壁具有在对第三毛坯（5）辗轧时容纳第三毛坯（5）的模槽（64），所述模槽（64）具有在对所述第三毛坯（5）辗轧时与第三毛坯（5）的上端面抵压接触的第一侧壁（65b）、在对所述第三毛坯（5）辗轧时与第三毛坯（5）的下端面抵压接触的第二侧壁（68a）、在对所述第三毛坯（5）辗轧时与第三毛坯（5）的外侧面抵压接触的底壁、用于在第三毛坯（5）辗轧时形成所述沟槽（12）的第一环形凸起（66a）、用于在第三毛坯（5）辗轧时形成所述环形槽（13）的第二环形凸起（67b），所述第一环形凸起（66a）自所述底壁伸入至所述模槽（64）的内腔中，所述第二环形凸起（67b）自所述底壁向模槽（64）内腔凸出并紧邻所述第二侧壁（68a）设置。
2.根据权利要求1所述的一种环状零件外径多台阶锻造工艺，其特征在于，所述辗压辊（63）包括依序排列并紧靠的第一压紧环（65）、第一环形模（66）、第二环形模（67）、第二压紧环（68），所述底壁包括位于第一压紧环（65）上的第一底壁面（65a）和位于第二环形模（67）上的第二底壁面（67a），所述第一侧壁（65b）位于第一压紧环（65）上，所述第一环形凸起（66a）位于第一环形模（66）上，所述第二环形凸起（67b）位于第二环形模（67）上，所述第二侧壁（68a）位于第二压紧环（68）上。
3.根据权利要求1所述的一种环状零件外径多台阶锻造工艺，其特征在于，所述辗扩设备（6）还包括能够沿芯辊（62）长度方向发生相对靠近、远离机身（61）移动的活动托辊装置（69），活动托辊装置（69）朝向芯辊（62）的一侧设置有承托孔（69a），芯辊（62）的另一端部于所述承托孔（69a）可脱离地相插接。
4.根据权利要求1所述的一种环状零件外径多台阶锻造工艺，其特征在于，坯料（2）的加热温度为1150±20℃。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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