[发明专利]超大型带直段锥筒锻件及其成形方法

权利要求书

1.一种超大型带直段锥筒锻件的成形方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：镦粗冲孔：将坯料(1)进行镦粗后对中冲孔，形成通孔；

步骤S2：芯棒拔长：将芯棒插入所述坯料(1)的通孔中进行拔长锻压；

步骤S3：预扩孔、平端面：将扩孔棒芯插入所述通孔内均匀扩孔，并镦粗形成端面平齐的筒形坯料(2)；

步骤S4：专用收口套(3)拔长：将专用收口套(3)穿入所述筒形坯料(2)并与大端卡子(4)定位，随后用辅具(5)收口并拔长出两端带直段的锥形坯料(6)，根据所述坯料(1)及锻件成品斜段轮廓的内外径轨迹的斜率不变和体积不变原则，计算出所述锥形坯料(6)斜段的轮廓尺寸，根据锥形坯料(6)斜段的轮廓尺寸进行锻造；

步骤S5：专用辅具扩孔成形：通过专用锤头(7)以及两个活动马架(8)配合进行扩孔锻造成形，得到超大型带直段锥筒锻件；其中，通过计算成形过程中装卸垫片(9)的高度来调整所述活动马架(8)高度，控制大小两端外圆变形速率和变形量。

2.根据权利要求1所述的超大型带直段锥筒锻件的成形方法，其特征在于，所述锥形坯料(6)斜段的轮廓尺寸根据所述坯料(1)及锻件成品斜段轮廓的内外径轨迹的斜率不变和体积不变原则，计算方法为：

设所述锥形坯料(6)内孔斜段处理为处于平面坐标系第一象限过(0,r)的一元一次方程y＝ax+b，其中r为所述锥形坯料(6)小端内孔半径，所述锥形坯料(6)高度为H，所述锥形坯料(6)外径轨迹设为y’＝f(x)，由于所述锥形坯料(6)扩孔过程中保持均匀变形，所以成品内外径轨迹斜率不变，可分别设为y＝ax+f，y＝ax+d；由体积不变原则：

当x＝0时，y²＝-(f²-b²-d²)＝r_坯²+R_成²-r_成²＝R_坯²

y’＝R_坯

即：y′₂-(ax+b+d-c)²＝2bd-2cd-2cb

设：2bd-2fd-2fb＝-M²，b+d-f＝N

式(2)可化简为：

得出所述锥形坯料(6)外圆轨迹为顶点在过点(0，R_坯)的双曲线，所述斜段的轮廓尺寸位于所述双曲线上。

3.根据权利要求1所述的超大型带直段锥筒锻件的成形方法，其特征在于，所述通过计算成形过程中装卸垫片(9)的高度来调整所述活动马架(8)高度，包括：

设扩孔过程中小端和大端内孔半径分别为r₁，r₂；外径分别为R₁，R₂；大小端圆环面积S₁，S₂；壁厚分别为x，y；两端变形速率一致的条件为大小圆外径差一直保持为定值c，计算过程中均忽略π，具体为：

式(6)中h表示两端壁厚差。

4.根据权利要求1所述的超大型带直段锥筒锻件的成形方法，其特征在于，所述镦粗比为1.8-2.2。

5.根据权利要求1所述的超大型带直段锥筒锻件的成形方法，其特征在于，将芯棒插入所述坯料的通孔中进行拔长锻压，包括：

在拔长过程中所述坯料顶住所述芯棒，将锥筒锻件的大端直段拔出。

6.根据权利要求2所述的超大型带直段锥筒锻件的成形方法，其特征在于，所述专用收口套(3)拔长还包括：锻造所述锥形坯料斜段的双曲线轮廓时，每砧压下量相同的情况下，从大端向小端压出斜面。

7.根据权利要求6所述的超大型带直段锥筒锻件的成形方法，其特征在于，所述从大端向小端压出斜面包括，分5个台阶从大端向小端压出斜面。