[发明专利]一种斜槽截面环件复合进给精密轧制成形方法

权利要求书

1.一种斜槽截面环件复合进给精密轧制成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、环坯设计：

S101、依据塑性变形体积不变原理，考虑环坯加热氧化烧损，取烧损系数ω为3％～5％，确定环坯体积V₀＝(1+ω)V(1)

式中，V为斜槽型截面环件体积；

S102、根据形状相似原则，设计环坯的外轮廓为平滑连接的上下外圆柱面和中间外锥面，其内轮廓与环件内轮廓相似，即具有内圆柱面和内锥面；

S2、轧制孔型设计：轧制孔型设计成闭式孔型，复合轧环过程包含双辊双向进给和单辊单向进给两种进给模式，双辊双向进给轧环阶段，轧制孔型由主进给辊、芯辊和副进给辊工作面组成，单辊单向进给轧环阶段，轧制孔型由主进给辊和芯辊工作面组成：

S201、主进给辊和芯辊工作面设计：主进给辊工作面设计为带有成形环件凹斜槽锥形外表面的凸台，芯辊工作面设计为由圆柱面和锥形面组成；

S202、副进给辊工作面设计：为保证孔型对应，副进给辊型腔结构设计为与主进给辊一致；

S203、信号辊工作面设计：为保证孔型对应，信号辊型腔结构设计为与主进给辊一致；

S3、轧制成形：加工环坯和轧制孔型，在轧制设备上安装好轧制孔型，将环坯置于主进给辊上，调整副进给辊和信号辊位置，按照双辊双向进给和单辊单向进给两种进给模式复合进行轧制：首先采用双辊双向进给模式，主进给辊和副进给辊均以慢速进给，使环坯咬入轧制孔型，并在未锻透情况下产生局部变形，金属主要沿径向流动填充轧辊型腔而成形斜槽；当环坯表面轮廓基本充满轧辊型腔后，停止副进给辊进给，采用单辊单向进给模式，提升主进给辊进给速度，使环件锻透产生直径扩大的整体变形，此时副进给辊紧贴环坯随其直径扩大而向后移动，起普通轧环导向辊作用，当环坯直径扩大至与信号辊接触时，停止主进给辊进给，轧制过程结束。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S101中，斜槽型截面环件的外轮廓为两个不同外径的上下台阶和中间外锥面，其内轮廓为内圆柱面和内锥面，斜槽型截面环件体积V为：

V=πR12B1+πR22B2+π(B-B1-B2)3[(R1-H1)2+(R2-H2)2+(R1-H1)(R2-H2)]-πr12B1-π(B-B3)3(r12+r22+r1r2)---(2)]]>

式中：R₁—环件小端台阶外半径，R₂—环件大端台阶外半径，R₂＝(R₁-H₁+H₂)+(B-B₁-B₂)tanδ₁，r₁—环件内圆柱面半径，r₂—环件内锥面大端半径，r₂＝r₁+(B-B₃)tanδ，δ—环件内锥面锥角，δ₁—环件中间外锥面锥角，H₁—环件小端台阶凹槽深，H₂—环件大端台阶凹槽深，B₁—环件小端台阶高度，B₂—环件大端台阶高度，B₃—环件内圆柱面高度，B—环件总高度；

步骤S102中，环坯内锥面锥角δ₀＝δ，环坯内圆柱面半径其中K为轧制比，取1.2～3，环坯内锥面大端半径r₂₀＝r₁₀+(B-B₂)tanδ(4)；

由于采用闭式孔型轧制，取环坯总高度B₀＝B，环坯小端外圆柱面高度B₁₀＝B₁，环坯大端外圆柱面高度B₂₀＝B₂，环坯内圆柱面高度B₃₀＝B₃；

环坯体积V₀为

V0=πR102B10+πR202B20+π3(B0-B10-B20)(R102+R202+R10R20)-πr102B30-π3(B0-B30)(r102+r202+r10r20)---(5),]]>

为保证凹槽处台阶充型完整，需要保证环坯上下外圆柱端的体积比例与环件上下台阶端体积比例相等，即

式中：

V2=πR22B2-π3B2{[r1+(B-B2-B3)tanδ]2+r22+r2[r1+(B-B2-B3)tanδ]},]]>

V10=π(R102-r102)B1,]]>

V20=πR202B2-π3B2{[r10+(B-B2-B3)tanδ]2+r202+r20[r10+(B-B2-B3)tanδ]},]]>

由公式(1)至公式(6)可以得出环坯小端外圆柱面外半径R₁₀、环坯内圆柱面半径r₁₀、环坯大端外圆柱面外半径R₂₀以及环坯内锥面大端半径r₂₀。