[发明专利]盲孔轴三辊楔横轧成形工艺及装置

说明书

本发明涉及金属塑性成形工艺与装备技术领域，提供了一种盲孔轴三辊楔横轧成形工艺及装置，所述装置包括两个芯棒、三个轧辊、芯棒驱动单元和轧辊驱动单元；三个所述轧辊以实心圆棒料的轴线为中心环形均匀阵列布置；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。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。本发明具有楔横轧的成形高效率、成形精度高的特点，尤其是三辊结构适合空心薄壁空心轴的轧制成形，在大批量的新能源汽车轴领域具有应用前景。

技术领域

本发明涉及金属塑性成形工艺与装备技术领域，特别涉及一种盲孔轴三辊楔横轧成形工艺及装置。

背景技术

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。

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。

目前，盲孔轴类零件的成形工艺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，材料利用率低、毛坯余量大。

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。其中，在传统的两辊式、三辊式和板式楔横轧工艺中，三辊楔横轧因为显著地增大了轧制接触面积，并使得径向压缩变形更加均匀，从而减低了轧制过程的椭圆度，可显著提高轧制稳定性，尤其是在空心零件成形领域具有独特优势。迄今为止，虽然三辊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部分应用，但是现有三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。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明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发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有的存在的问题，提出了本发明一种盲孔轴三辊楔横轧成形工艺及装置，对现在三辊楔横轧技术进行升级发展，充分利用三辊在空心轴类件的优势，利用楔横轧的两侧端面凹心缺陷，在传统三辊楔横轧技术上两侧添加芯棒，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，从而三辊楔横轧高效精密成形盲孔轴类零件。

本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种盲孔轴三辊楔横轧成形工艺，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三个轧辊，根据盲孔轴零件内孔几何尺寸选择或设计两个芯棒的外形尺寸；

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三个所述轧辊之间，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；