[发明专利]一种金属轴向辊碾成形机及其辊碾成型工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属轴向辊碾成形工艺，尤其涉及一种回转和非回转件的成形技术，属于金属锻造技术领域。

 

背景技术

金属轴向辊碾成形工艺原理及特点：辊碾是利用圆锥形凸模对锻坯的一部分表面加压，随着凸模绕回转中心的滚动，这部分加压区沿着毛坯圆周连续回转，使锻坯逐步产生变形并被压入模膛而最终成形的一种锻压新工艺。辊碾的突出特点是以连续的局部变形代替普通锻造工艺的整体变形，其辊碾力仅是普通锻压工艺的1/10-1/15，因此，可以用小设备辊碾较大的锻件。

现有较大尺寸的回转件或者非回转件锻造或者模锻成形需要超大吨位的锻造设备。高铁机车主动车轮坯料加热后经多机组变形，利用多辊车轮轧机成坯是当今的传统工艺，设备投资数以亿计。大吨位K形或者球形桥梁支座底盆、顶板、中间衬板坯料由于制坯受限而改用铸件加工，降低其性能。现有国内最大热摆辗机仅成形直径在1000mm以内、重量在1t以下的方、圆件坯；若大于1000mm、重量超过1t的坯料只能用超大吨位的锻压设备，而大吨位的锻压设备投资较高，导致最终生产成品的经济性降低。

为了解决大吨位锻压设备成本高的问题，如申请号为201310281180.0，公布号为CN103317073，名称为《一种用于大型摆辗机的球面摆动装置》的中国发明专利，在该专利中公开了一种大型摆辗机，其轴系为偏角套设计，驱动齿轮箱通过驱动长键和连接盘与固定座内的偏角套轴系固定连接，所述偏角套轴系中心为摆动主轴，摆动主轴下端为球头和摆头，并通过球头和球碗的配合实现转动连接。该大型摆辗机可以实现对大尺寸坯件的加工，但是由于采用偏角套的轴系，因存在主轴偏心现象，当工件尺寸大于球面轴承副的弦长时，主轴所承受的力矩容易使主轴发生破坏、扭裂现象，降低主轴使用寿命，增加产品成本，并限制了较大尺寸、较大重量坯料的制造。

另外，如武汉理工大学申请的申请号为201010154589.2，公布号为CN101823110，名称为《双辊摆辗机》的发明专利，其公开了一种能对旋转体零件进行轴向局部摆辗成形的设备，其具体公开了一种双辊摆辗机，包括机身、旋转机构、双辊装置及滑动装置，其中，双辊装置包括有相对于主轴的轴心线对称设置的一对第一轴承座、第一止推轴承、轧辊轴和轧辊，第一轴承座与主轴通过第二紧固螺栓相连，第一轴承座与主轴之间设置有第一平键，轧辊轴装设在第一轴承座中，轧辊轴的大端面上固定在加强板上，轧辊的端面上设有与六方形凹坑相配合的六方形凸台。该装置可对旋转体零件实现局部累积轴向滚动辊碾累积成形，因此，能够取代普通压力机，并且采用一对对称的轧辊，轧辊在绕对称轴旋转的同时绕自轴转动，实现对被成形件的轴线辊压累积变形。该结构的双辊摆辗机由于直接与工件接触，因此，只能够对旋转结构的工件成形，在双辊摆碾工艺设备运行中，上模直接与加热的金属接触，上模容易遭到破坏使得上模寿命降低，增加产品制造成本。同时，因双辊会与工件发生接触，导致双辊摆碾设备只能生产回转件。

 

发明内容

本发明的目的在于：提供一种金属轴向辊碾成形机及其辊碾成型工艺，解决现有摆辗机只能够对中、小尺寸旋转工件和中、小非回转件的成形问题，突破被加工件的尺寸、重量范围等加工限制。

本发明目的通过下述工艺方案来实现：一种金属轴向辊碾成形机，其包括旋转装置、上模、上模导向柱、下模、顶出杆和升降工作台，该旋转装置包括锥形轧辊和旋转主轴，所述锥形轧辊能沿自身的中轴线自转，该锥形轧辊为两个，相对于旋转主轴的轴心线对称设置，且两锥形轧辊沿旋转主轴转动，锥形轧辊设于上模的上表面中部，所述上模的下表面和下模的上表面对应于所需加工工件的形状，上模和下模的中轴线位于旋转主轴的延长线上；所述上模导向柱设于上模的边沿，且上模通过上模导向柱固定在摆辗机的机架上，所述下模固定于升降工作台上，并能随升降工作台一起升降和送进，所述顶出杆的顶部与下模上的工件位对应，底部连接顶出液压缸。

作为一种优选方式，在所述顶出杆与下模上的工件位接触处设有起缓冲和保护作用的顶出环。

一种金属轴向辊碾成型工艺，包括如下工序：

第一步，坯料制备：回转件用圆坯，非回转件用方形坯或者圆形坯；中间带孔的工件先制孔，用钢板切割或者自由锻；

第二步，工件加热至锻造温度；