[发明专利]一种确定圆锥台截面环件径向辗扩毛坯尺寸的方法

说明书

技术领域

本发明属于环件径向辗扩精确塑性成形制造技术领域，具体涉及一种确定圆锥台截面环件径向辗扩毛坯尺寸的方法。

背景技术

圆锥台截面环件是一种典型的异形截面环件，它被广泛应用于航空、航天、汽车、轴承等工业领域中。在圆锥台截面环件径向辗扩过程中，毛坯的形状和尺寸是重要的工艺参数。合理的毛坯设计不仅是保证圆锥台截面环件径向辗扩过程顺利开展并稳定进行的前提，而且对辗扩工艺参数的优化设计及最终成形环件的几何形状具有重要的影响作用。

然而，目前关于圆锥台截面环件径向辗扩的初始毛坯，大多是依赖经验直接给定，设计方法较为粗糙，缺乏科学理论依据，导致辗扩成形的环件与实际需求的最终环件产品存在较大的差距，需要进行大量的切削加工等后续工序才能获得最终的环件产品，这不仅延长了生产周期，而且浪费了原材料、增加了生产成本。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种确定圆锥台截面环件径向辗扩毛坯尺寸的方法，以提高圆锥台截面环件径向辗扩中毛坯设计的效率和精度，具有周期短、精确度高、节约原料和降低生产成本的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种确定圆锥台截面环件径向辗扩毛坯尺寸的方法，具体包括如下步骤：

步骤一，确定圆锥台截面环件径向辗扩过程中的初始毛坯为圆锥台截面毛坯；

步骤二，确定圆锥台截面毛坯尺寸的计算公式，圆锥台截面毛坯的几何尺寸包括毛坯的径向壁厚                                                、小端台阶部分的内半径和外半径、大端台阶部分的内半径和外半径、轴向高度以及小端台阶部分的轴向高度，锥形部分的轴向高度和大端台阶部分的轴向高度；

根据塑性成形中的体积不变原理，有

                                         (1)

根据辗扩比为辗扩前毛坯径向截面面积与辗扩后环件径向截面面积之比的定义，有

                                         (2)

由圆锥台截面毛坯的结构可知：

                (3)

                      (4)

同时还可以得到

                                         (5)

                                        (6)

                                     (7)

                                     (8)

                                  (9)

将式(2)、式(5)、式(6)和式(9)代入式(3)中可得

                                        (10)

将式(1)和式(5)~式(9)代入式(4)中可得

                        (11)

将式(10)代入式(11)中可得

                       (12)

由于选用的成形方式为闭式径向辗扩，故有

                                             (13)

                                             (14)

                                              (15)

                                                (16)

将式(13)~式(16)代入式(10)和式(12)有

                                               (17)

                 (18)

在按式(17)计算出和按式(18)计算出后，则

                                             (19)