[发明专利]一种L型截面汽车轮毂轴承环件冷轧成形方法

摘要

本发明涉及一种L型截面汽车轮毂轴承环件冷轧成形方法，其特征是包括如下步骤：1）环坯设计与制造：根据环件尺寸和轧制比确定环坯形状和尺寸，根据所设计环坯形状和尺寸采用棒料下料、加热、镦粗、冲孔、冲连皮，制成冷轧环坯；2）孔型设计：根据环件形状及尺寸，确定驱动辊和芯辊型腔尺寸，再根据环坯尺寸、冷轧变形条件和设备参数设计驱动辊和芯辊工作面径向尺寸；3）冷轧成形：将加工好的驱动辊和芯辊安装于冷轧环机内，将加工好的环坯放入冷轧环机内，按高速轧制、中速轧制、低速轧制三个阶段合理分配芯辊进给速度和进给量进行控制，当所测环件外径达到预定值时，冷轧过程结束。通过本发明，能够实现L型截面轮毂轴承环件冷轧成形工艺合理设计与有效控制，保障环件稳定冷轧成形，降低冷轧废品率，具有生产效率高、生产成本低、产品质量好的特点。

主权项

一种L型截面汽车轮毂轴承环件冷轧成形方法，其特征在于它包括如下步骤：（1）环坯设计与加工环坯形状设计成内表面带锥度和台阶的斜L型截面环坯，环坯尺寸按如下步骤确定：a)计算环件各部分体积将L型截面环件从台阶处分成台阶以上的大孔环部分和台阶以下的小孔环部分，设D、db、ds分别为环件外径、大孔环内径、小孔环内径，B、Bs分别为环件高度和台阶高度，L为台阶长度，V、Vs分别为环件体积和小孔环体积，ks为小孔环占整个环件的体积比，计算可得：L=(db‑ds)/2， V = π 4 [ ( D 2 - d s 2 ) B s + ( D 2 - d b 2 ) ( B - B s ) ] , V s = π 4 ( D 2 - d s 2 ) B s , ks=Vs/V；b)选择轧制比以环件小孔环内径ds与环坯小孔环内径ds0之比为轧制比λ，即λ=ds/ds0，轧制比λ取值为1.1～2；c)确定环坯尺寸首先根据轧制可确定环坯小孔环内径ds0=ds/λ；环坯高度B0，取B0=B‑△B，其中，△B为环件高度尺寸下偏差绝对值；取环坯台阶高度等于环件台阶高度，即Bs0=Bs，则环坯大孔环高度Bb0=B0‑Bs0；取环坯台阶长度等于环件的台阶长度，即L0=L；环坯体积V0，取V0=KVV，其中，KV为体积补偿系数，KV为1～1.03；环坯小孔环所占环坯体积比k's，k's=ψks，其中，ψ为修正系数，ψ为1～1.05；根据环坯小孔环体积，可确定环坯外径D0为 D 0 = 4 k s ′ V 0 π B s 0 + d s 0 2 根据环坯大孔环体积，可确定环坯大孔环内表面锥度θ0为 θ 0 = arctan { - 3 ( d s 0 + 2 L 0 ) B b 0 + 9 ( d s 0 + 2 L 0 ) 2 B b 0 2 - 12 B b 0 4 V 0 ( 1 - k s ′ ) - π [ D 0 2 - ( d s 0 + 2 L 0 ) 2 ] B b 0 π 4 B b 0 2 } 从而可确定环坯大孔环内径db0为db0=ds0+2L0+2(B0‑Bs0)tanθ0根据所设计环坯体积和几何尺寸，进行棒料下料、加热，然后经镦粗、冲孔、冲连皮，制成冷轧用环坯；（2）孔型设计采用闭式孔型来限制冷轧过程环坯轴向宽展，以保证成形环件端面平整；冷轧孔型由驱动辊和芯辊工作面型腔构成，孔型形状与环件截面形状对应；其中，驱动辊工作面为圆柱面，芯辊工作面为由圆柱状的大、小工作面构成的阶梯形工作面；驱动辊和芯辊尺寸设计如下：a)孔型型腔尺寸根据环件高度B、内台阶高度Bs和内台阶长度L，确定驱动辊型腔高度Bd和芯辊型腔高度Bi、芯辊小工作面高度Bil和芯辊台阶面长度Li，Bd=B+0～0.2mm，Bi=Bd+0.1～0.5mm，Bil=Bs，Li=L驱动辊和芯辊闭合时的最小型腔宽度应不超过环件壁厚，可取为 S d + S i = D - d b 2 - 0.25 ~ 1 mm , Sd=(1～2)Si其中，Sd为驱动辊型腔宽度、Si为芯辊型腔上端宽度；驱动辊和芯辊型腔上下端均设置脱模斜度，驱动辊型腔脱模斜度αd和芯辊型腔脱模斜度αi均可取值为3°～7°；b)驱动辊和芯辊工作面径向尺寸驱动辊线速度Vd通常为1.1～1.6m/s；根据驱动辊线速度Vd可确定驱动辊工作面半径Rd=500Vd/πnd，其中，nd=n/η为驱动辊转速，n为电机转速，η为传动比，n、η由设备参数确定；芯辊最小工作面半径Ri应满足如下条件： R i ≥ 35 β R d - ( D 0 - d s 0 ) R d ( D 0 - d s 0 ) 其中，Ri为芯辊最小工作面半径；β=arctanμ为摩擦角，μ为摩擦系数，μ通常取0.15～0.2；应满足 R i + L i + S i = d s 0 2 - 3 ~ 5 mm ; 驱动辊和芯辊的闭合中心距应在轧环机极限闭合中心距范围内，有 R d + S d + R i + L i + S i = L max + L min 2 , 其中，Lmax和Lmin为轧环机允许的最大和最小闭合中心距；根据以上条件可综合确定驱动辊工作面半径以及芯辊大、小工作面半径；（3）冷轧成形按上述冷轧孔型设计加工驱动辊、芯辊，并将驱动辊、芯辊安装于冷轧环机内，将按上述环坯设计加工的环坯放入冷轧环机内进行轧制；冷轧过程按高速轧制、中速轧制、低速轧制三个阶段进行控制；冷轧过程各阶段进给速度与进给量控制按如下确定：进给速度：高速轧制进给速度v1=(2.5～5)vmin，中速轧制进给速度v2=(1～2)vmin，低速轧制进给速度v3=(0.5～0.8)vmin进给量：高速轧制进给量△h1=0.6△h，中速轧制进给量△h2=0.3△h，低速轧制进给量△h3=0.1△h其中，vmin为使环坯产生轧制变形所需的最小进给速度，△h为轧制总进给量，有 v min = 0.003275 n d R d ( D 0 - d s 0 ) 2 D 0 ( 1 R d + 1 R i + 2 D 0 - 2 d s 0 ) , Δh = D 0 - d s 0 2 - D - d s 2 .