基于双移动芯棒控制的盲孔轴两辊楔横轧成形工艺及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及金属塑性成形工艺与装备技术领域，提供了一种基于双移动芯棒控制的盲孔轴两辊楔横轧成形工艺及装置，所述装置包括两个芯棒、两个轧辊、两块导板、芯棒驱动单元和轧辊驱动单元；两个具有同向等速周向旋转运动的轧辊布置在棒料的径向，两个具有轴向进给运动及随动旋转运动的芯棒布置在棒料的轴向两侧。所述工艺包括：下料、设计或选择芯棒及轧辊、实心圆棒料加热到设定变形温度、实心圆棒料被所述装置轧制成两侧带孔的盲孔轴零件。本发明专利技术具有楔横轧的成形高效率、成形精度高的特点，尤其是两辊结构适合大断面收缩率轧制或者带切刀成对轧制，相较于传统方法零件性能提升，在新能源汽车轴、军品弹壳及石油射孔弹等领域具有应用前景。应用前景。应用前景。

【技术实现步骤摘要】
基于双移动芯棒控制的盲孔轴两辊楔横轧成形工艺及装置


[0001]本专利技术涉及金属塑性成形工艺与装备
，特别涉及一种基于双移动芯棒控制的盲孔轴两辊楔横轧成形工艺及装置。

技术介绍

[0002]轴类零件是设备常用基础零件，其承载扭矩的工作特点决定了芯部材料的作用效果较小，故在保证结构整体刚度的基础上空心化结构是轻量化的有效方式，可以在保证服役性能前提下显著降低部件重量。
[0003]相较于实心轴类零件，盲孔轴具有以下优势：(1)节材减重，减少材料消耗，减轻轴的重量；(2)空心轴转动惯量小，可提高快速转动的响应性能；(3)方便放置探头，便于日常无损检测。因此，越来越多的轴类件发展成为盲孔空心结构，盲孔在实际生产中得到了广泛运用，例如：新能源电机轴、军品导弹壳体、射孔弹弹壳、空心发动机气门盲孔轴、核电设备传动轴、风电传动主轴、叶片连接轮毂等。相关数据表明，若汽车整车运动部件减重10％，可节油14％左右，随着盲孔轴在交通运输行业的应用逐渐增加，盲孔轴成形制造技术具有广阔的应用前景。
[0004]目前，盲孔轴类零件的成形工艺主要是利用车削加工内孔，该工艺材料利用率低，尤其是对于长轴深孔加工成本较高，且不能得到均匀的金属流线，生产效率低、材料利用率低、毛坯余量大。
[0005]楔横轧工艺是一种回转类零件成形工艺，与传统的锻造工艺、挤压工艺和机械加工工艺生产轴类零件比较，具有生产效率与材料利用率高、产品成形质量稳定、组织性能良好等优点。迄今为止，楔横轧工艺在实心轴类件零件以及复杂形状零件预制坯领域取得了广泛应用。楔横轧主要的结构形式有：一是两辊楔横轧，二是三辊楔横轧，三是板式楔横轧。其中两辊式楔横轧因为设备结构简单紧凑、设备容易实现自动化等优点得了广泛应用。但是现有两辊楔横轧工艺仅能成形实心轴类零件或者通孔轴类零件，暂无法成形盲孔类零件，限制了楔横轧工艺在轻量化领域的应用范围。

技术实现思路

[0006]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0007]鉴于上述和/或现有的存在的问题，提出了本专利技术一种基于双移动芯棒控制的盲孔轴两辊楔横轧成形工艺及装置，对现在两辊楔横轧技术进行升级与发展，充分利用楔横轧的两侧端面凹心缺陷，在传统两辊楔横轧技术上添加两个芯棒，通过控制两个芯棒的形状和运动，对楔横轧的内孔形状与尺寸进行精确控制，从而两辊楔横轧高效精密成形盲孔轴类零件。
[0008]本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一方面，本专利技术提供了一种基于双移动芯棒控制的盲孔轴两辊楔横轧成形工艺，包括：
[0010]S1、依据体积守恒原则，通过计算盲孔轴零件体积得到实心圆棒料的下料尺寸；
[0011]S2、根据盲孔轴零件的外表面尺寸选择或设计两个轧辊，根据盲孔轴零件内孔几何尺寸选择或设计两个芯棒的尺寸；
[0012]S3、将所述实心圆棒料加热到设定的变形温度；
[0013]S4、将所述实心圆棒料置于两个所述轧辊之间，两个所述芯棒分别置于所述实心圆棒料的两端并分别与两端面接触；所述芯棒的轴线与实心圆棒料的轴线重合；
[0014]S5、轧制：两个所述轧辊作同向等速的周向旋转运动，两个所述芯棒作轴向进给运动和随动旋转运动，实心圆棒料在所述轧辊和所述芯棒的共同作用下被轧制成形，得到两侧带孔的盲孔轴零件。
[0015]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S5中，所述轧辊用于成形盲孔轴的外形尺寸，所述芯棒用于成形盲孔轴的内孔几何尺寸；实心圆棒料在两个所述轧辊的作用下径向压缩而轴向延展，得到盲孔轴外形尺寸，同时，实心圆棒料在两个所述芯棒的进给运动作用下，形成盲孔轴的内孔几何尺寸。
[0016]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S2中，所述芯棒的端面为垂直端面、球头端面、锥形端面或弧形端面；所述芯棒的杆部为等径圆柱杆、变径台阶杆或变径锥形杆；两个所述芯棒相同或不同。
[0017]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S2中，所述轧辊为单次楔入轧辊，也可以是多次楔入轧辊，用于提高轧制断面收缩率。
[0018]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S2中，所述轧辊为带切刀轧辊，用于一次轧制成形两个零件。
[0019]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S3中，所述变形温度为600℃
‑
1400℃，对应于热轧；或所述变形温度为室温，对应于冷轧。
[0020]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S5中，两个所述芯棒的进给运动具体为：两个所述芯棒同时沿轴向相向进给运动；或一个所述芯棒沿轴向进给运动，另一个所述芯棒保持固定不动；或两个所述芯棒均保持固定不动，实心圆棒料在径向压缩而轴向延展的过程中形成盲孔轴内孔。
[0021]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述实心圆棒料的材质为钢材、铝合金、钛合金或镁合金，或高温合金。
[0022]另一方面，一种基于双移动芯棒控制的盲孔轴两辊楔横轧成形装置，包括两个芯棒、两个轧辊、两块导板、芯棒驱动单元和轧辊驱动单元；
[0023]两个所述轧辊，具有同向等速的周向旋转运动，分别布置在实心圆棒料的径向两侧，用于在轧制过程中对实心圆棒料进行轧制并形成盲孔轴零件的外形尺寸；
[0024]两块所述导板，设置在两个所述轧辊的中间位置，两个所述导板之间的空间用于限定实心圆棒料的位置；
[0025]两个所述芯棒，具有轴向进给运动和随动旋转运动，分别布置在实心圆棒料的轴向两侧，用于在轧制过程中形成盲孔轴零件的内孔几何尺寸；
[0026]所述芯棒驱动单元和所述轧辊驱动单元，分别用于控制所述芯棒的进给运动及所
述轧辊的旋转运动。
[0027]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，两个所述轧辊上下设置或水平设置。
[0028]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，两个所述轧辊轴线与实心圆棒料的轴线保持平行，两个所述轧辊尺寸相同。
[0029]本专利技术的有益效果为：
[0030]1、传统楔横轧存在两端料头材料浪费，本专利技术无料头损耗，显著提高材料利用率；与传统车削成形盲孔轴工艺相比，节省材料达到90％以上；
[0031]2、楔横轧属于连续局部成形，且芯棒随动，实现了局部省力成形，设备吨位小；采用对称轧制的方式，成形效率高，可达到20件/分钟；
[0032]3、相较于切削，可以保持金属流线不被切断且呈空间双螺旋结构，材料性能好；实验表明：相较于传统工艺，采用本专利技术工艺，零件的平均晶粒尺寸可以减少50％以上；
[0033]4、盲孔轴的空心杆部材料由轧辊与芯棒内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双移动芯棒控制的盲孔轴两辊楔横轧成形工艺，其特征在于，所述成形工艺包括：S1、依据体积守恒原则，通过计算盲孔轴零件体积得到实心圆棒料的下料尺寸；S2、根据盲孔轴零件的外表面尺寸选择或设计两个轧辊，根据盲孔轴零件内孔几何尺寸选择或设计两个芯棒的尺寸；S3、将所述实心圆棒料加热到设定的变形温度；S4、将所述实心圆棒料置于两个所述轧辊之间，两个所述芯棒分别置于所述实心圆棒料的两端并分别与两端面接触；所述芯棒的轴线与实心圆棒料的轴线重合；S5、轧制：两个所述轧辊作同向等速的周向旋转运动，两个所述芯棒作轴向进给运动和随动旋转运动，实心圆棒料在所述轧辊和所述芯棒的共同作用下被轧制成形，得到两侧带孔的盲孔轴零件。2.如权利要求1所述的基于双移动芯棒控制的盲孔轴两辊楔横轧成形工艺，其特征在于，步骤S5中，所述轧辊用于成形盲孔轴的外形尺寸，所述芯棒用于成形盲孔轴的内孔几何尺寸；实心圆棒料在两个所述轧辊的作用下径向压缩而轴向延展，得到盲孔轴外形尺寸，同时，实心圆棒料在两个所述芯棒的进给运动作用下，形成盲孔轴的内孔几何尺寸。3.如权利要求1所述的基于双移动芯棒控制的盲孔轴两辊楔横轧成形工艺，其特征在于，步骤S2中，所述芯棒的端面为垂直端面、球头端面、锥形端面或弧形端面；所述芯棒的杆部为等径圆柱杆、变径台阶杆或变径锥形杆；两个所述芯棒相同或不同。4.如权利要求1所述的基于双移动芯棒控制的盲孔轴两辊楔横轧成形工艺，其特征在于，步骤S2中，所述轧辊为单次楔入轧辊，或多次楔入轧辊。5.如权利要求1所述的基于双移动芯棒控制的盲孔轴两辊楔横轧成形工艺，其特征在于，步骤S2中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：林龙飞，彭文飞，李贺，邵熠羽，张成，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：