[发明专利]一种确定内外表面异形的环件轧制坯料尺寸的方法

摘要

一种确定内外表面异形的环件轧制坯料尺寸的方法，以设计提出的环件为出发点，采用逆推方式，先确定环件中间坯料的尺寸，再确定环件初始坯料尺寸的确定方法，通过获得的环件中间坯料轴向对称面以上部分的各参数，即可得到预轧轧比K1和终轧轧比K2的取值范围，在确定的范围内取值，则可快速确定环件中间坯料的参数。该方法对于轧制同一环锻件，能够设计一系列不同预轧轧比K1、终轧轧比K2的环件中间坯料和环件初始坯料，提高了环件轧制坯料的设计效率，缩短了生产周期，降低了成本。本发明为研究包括坯料在内的轧制过程优化设计提供了重要的方法和基础，有利于促进环件轧制先进理论和技术的进一步发展。

主权项

1.一种确定内外表面异形的环件轧制坯料尺寸的方法，其特征在于；具体过程是：步骤一，确定环件的轧制工步：环件的轧制过程分为预轧工步和终轧工步；步骤二，确定环件中间坯料尺寸的计算公式：将所述环件中间坯料轴向对称面以上部分分为两层；分别获得各层的参数，并通过所述各层的参数得到该环件中间坯料尺寸；分层后的环件中间坯料轴向对称面以上部分的第一层沿轴向分为两段，第一段为等径段，第二段为变径段；所述环件中间坯料尺寸包括该环件中间坯料的外径D₁、环件中间坯料的内径d₁、环件中间坯料体积V₁、环件中间坯料的高度H₁和环件中间坯料的中径d₂；确定的用于计算该环件中间坯料的外径D₁、环件中间坯料的内径d₁和环件中间坯料的中径d₂的计算公式为：式中，K₂为终轧轧比，S₂为设计提出的环件纵截面面积；H₂₁₁为等径段的高度；H₂₁₂为变径段的高度；H₂₂为第二层的高度；V₂₁为第一层的体积；V₂₂为第二层的体积；H₂₁₁为第一层中等径段的高度；H₂₁₂为第一层中变径段的高度；确定环件中间坯料体积V₁的计算公式；所述的环件中间坯料体积V₁为完整的环件中间坯料的体积；计算环件中间坯料体积V₁为：V₁＝2(V₂₁+V₂₂)                                        (5)式中，V₂₁为环件中间坯料轴向对称面以上部分划分的第一层的高度，V₂₂为环件中间坯料轴向对称面以上部分划分的第二层的高度；所确定的该环件中间坯料高度H₁的计算公式为：H₁＝2(H₂₁+H₂₂)               (6)式中，H₂₁为第一层的高度；步骤三，确定环件中间坯料尺寸：通过所述确定的用于计算该环件中间坯料高度H₁的计算公式(6)确定环件中间坯料高度H₁：通过所述确定的用于计算该环件中间坯料的外径D₁、环件中间坯料的内径d₁和环件中间坯料的中径d₂的计算公式(8)得到环件中间坯料的外径D₁、中间坯料内径d₁和中间坯料中径d₂；步骤四，确定环件初始坯料尺寸计算公式；所述环件初始坯料形状为环形；该环件初始坯料的尺寸包括环件初始坯料外径D₀、环件初始坯料内径d₀和环件初始坯料高度H₀；通过预轧轧比K₁确定环件初始坯料尺寸的计算公式；K₁＞1；确定的环件初始坯料外径D₀、内径d₀的计算公式分别为：式中，K₁为预轧轧比，S₁为环件中间坯料纵截面面积，H₂₁为环件中间坯料轴向对称面以上部分划分的第一层的高度；H₂₂为环件中间坯料轴向对称面以上部分划分的第二层的高度；V₂₁为环件中间坯料轴向对称面以上部分划分的第一层的体积；V₂₂为环件中间坯料轴向对称面以上部分划分的第二层的体积；确定的环件初始坯料外径高度H₀的计算公式为：H₀＝2(H₂₁+H₂₂)                              (11)式中，H₂₁为环件中间坯料轴向对称面以上部分划分的第一层的高度；H₂₂为环件中间坯料轴向对称面以上部分划分的第二层的高度；步骤五，确定环件初始坯料尺寸；Ⅰ 确定环件初始坯料高度H₀；通过所述确定的环件初始坯料外径高度H₀的计算公式(11)确定环件初始坯料高度H₀：Ⅱ 确定环件初始坯料外径D₀和环件初始坯料内径d₀；通过所述确定的环件初始坯料外径D₀、内径d₀的计算公式(18)和(19)确定环件初始坯料外径D₀和环件初始坯料内径d₀；步骤六，确定预轧轧比K₁和终轧轧比K₂的取值范围；Ⅰ 确定预轧轧比K₁的取值范围；通过公式(21)确定预轧轧比K₁的取值范围：式中，d_pm‑Max为预轧工步所用芯辊的最大截面直径，S₁为环件中间坯料纵截面面积，H₂₁为环件中间坯料轴向对称面以上部分划分的第一层的高度，H₂₂为环件中间坯料轴向对称面以上部分划分的第二层的高度，V₂₁为环件中间坯料轴向对称面以上部分划分的第一层的体积，V₂₂为环件中间坯料轴向对称面以上部分划分的第二层的体积；Ⅱ 确定终轧轧比K₂的取值范围；通过公式(23)确定终轧轧比K₂的取值范围：式中，H₂₁₁为环件中间坯料轴向对称面以上部分划分的第一层中的等径段高度，H₂₁₂为环件中间坯料轴向对称面以上部分划分的第一层中的变径段高度，H₂₂为环件中间坯料轴向对称面以上部分划分的第二层的高度，V₂₂为环件中间坯料轴向对称面以上部分划分的第二层的体积，S₁为环件中间坯料纵截面面积，d_fm‑Max为终轧工步所用芯辊的最大截面直径，d₂为环件中间坯料中径；至此，完成对内外表面异形的环件轧制坯料尺寸的确定。