[实用新型]一种波形辊

说明书

技术领域

本发明涉及轴类锻件制坯工模具，具体是一种提高轴类锻件制坯辊锻锻透性及均匀性的波形辊装置。

背景技术

轴类零件的应用在工业生产中有着举足轻重的地位，如汽车传动轴、主轴、转子等，轴类零件在机器中起着支承其他零件，传递运动和力的作用。轴类零件发生失效，往往会降低轴上零件的运动精度，缩短轴上零件的使用寿命，甚至可能导致难以预料的灾难性事故，所以对轴类零件质量有较高的要求。因此在轴类零件锻造制坯成形时有严格的技术要求。

轴类零件采用锻造方法制坯成形可以提高其综合力学性能。选择合适的锻造成形工艺能够极大地改善材料的组织、消除材料中的疏松、裂纹、气孔等缺陷、提高材料的变形均匀性和使用性能。目前常用的轴类零件的锻造制坯方法有：水平V型砧锻造法，中心压实法（亦称降温锻造法）、宽砧强压锻造法（即WHF法）、以及挤压法。采用上述锻造制坯方法，使得材料心部形成三向压应力状态而有效焊合，消除材料内部的缩孔、疏松和气泡等缺陷，并改善锻件的组织和使用性能。但是，在采用水平V型砧成形轴类零件的坯料时，如选用短粗型钢锭直接拔长法虽能成形，但很难达到要求的锻比。若采用中心压实法，材料的塑性变形区小，且变形抗力大。宽砧强压锻造法则要求坯料温度高，这对于一些塑性不太好的材料强压时，坯料表面易出现锻伤缺陷。采用挤压方法进行塑性加工，虽然能减少切削加工量，但对设备吨位和模具强度均有很高的要求。

近年来，不少科学家通过大的或剧烈塑性变形（SPD）来实现材料的组织细化，提高性能，最常用的方法有Segal等提出的等通道角挤压（Equal Channel Angular Press，ECAP），其原理是通过挤压作用在通道转角处产生一定量的均匀剪切作用，并经过多次变形从而使得材料晶粒细化。但其首次变形不够均匀，须经多次改变工艺路径变形才能获得较均匀的应变分布，而且对零件尺寸和形状有所限制，成形吨位大，设备和模具条件高。采用楔横轧方法能提高轴类零件的轧件质量，但为了实现轧件产生剧烈均匀的塑性变形以及提高设备利用率，需进一步改进。波形辊压机其原理是利用辊面挤压物料，使物料在剪切作用实现破碎，如中国专利号为200420065303.3号使用新型专利，公告号CN2699990Y，公布日为2005年5月18日，公开了一种波形辊面同步对转辊压机，通过挤压作用对工业上物料进行破碎。目前采用波形辊压机对金属塑性加工方面并没有相关研究，若对波形辊压形面进行设计，用于提高加工金属坯料，可获得均匀剧烈的塑性坯料，同时也有效的提高了设备利用率。

发明内容

为克服现有技术中存在的轴类坯料锻透性和均匀性与设备利用率之间的矛盾，本发明提出了一种波形辊。

本发明包括上辊和下辊，所述上辊和下辊分别位于所述该辊轧装置挡板的上表面和下表面，并通过辊轴固定在轧机机架上；上辊的大直径端与下辊的小直径端对应，并使上辊波形齿的齿顶与下辊波形齿的齿根对应；安装后的上辊的中心线与下辊的中心线相互平行；

所述上辊和下辊结构相同均为锥体，并且该上辊和下辊的外表面为波形，由波形面的波峰形成了波形齿；

所述上辊大直径端的曲线方程为R₁+r₁×sin（ωt），上辊小直径端的曲线方程为R₂+r₂xsin（ωt）；其中：R₁和R₂分别为上辊大直径端和小直径端的基圆半径，r₁和r₂分别为上辊大直径端和小直径端的波形幅值，ω为角频率，t为圆心角弧度；

所述上辊的外形为波形，并由各波形的波峰形成了该上辊外表面的曲面齿，该曲面齿的齿高为2倍的波形幅值；所述上辊和下辊的外表面有齿缺口。

所述上辊和下辊外表面的齿缺口是将上辊外表面上任意一个曲面齿从基圆处沿锥辊中心线方向除去形成。