[发明专利]一种基于铸坯的环件径轴向辗扩毛坯尺寸设计方法

说明书

技术领域

本发明属于环件加工成形设计领域，具体涉及一种基于铸坯的环件径轴向辗扩毛坯尺寸设计方法。

背景技术

目前尚无精确地确定径轴向辗扩前后环件轴向高度减小、径向壁厚减薄和直径扩大的情况下毛坯尺寸的方法，尤其是对于大型环件铸辗复合成形加工，若仅仅依赖环件辗扩变形前后体积不变原理，确定径、轴向变形量的分配，获得所需的毛坯尺寸，设计过程极其繁琐，与工厂生产实际脱节，浪费了材料，降低了生产效率，增加了生产成本，也使辗扩后环件锻件的外形尺寸及性能质量得不到保证，不利于现代化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于铸坯的环件径轴向辗扩毛坯尺寸设计方法，可有效克服现有技术存在的缺点。

本发明目的是这样实现的，其特征是按如下步骤实现：

(1)在只考虑径轴向辗扩前后环件轴向高度减小、径向壁厚减薄和直径扩大的情况下，依据环件锻件的外径D、内径d、径向壁厚b及轴向高度h，确定辗扩比K和壁厚减薄量与高度减小量的比值η，即：

K＝1+8h   (1)

η＝0.908-2.418h   (2)

(2)再由K＝(b₀h₀)/(bh)和η＝(b₀-b)/(h₀-h)，得到毛坯轴向高度h₀、径向壁厚b₀；

(3)最后，依据径轴向辗扩前毛坯体积等于辗扩后环件锻件体积的原理，即以及毛坯尺寸的几何关系D₀＝d₀+2b₀，分别获得毛坯外径D₀、内径d₀。至此已确定基于铸坯的环件径轴向辗扩毛坯的所有尺寸：D₀、d₀、b₀和h₀。

本发明的优点及积极效果是：采用本发明的设计方法实现某一环件径轴向辗扩成形加工，可以合理的确定辗扩比K的值和壁厚减薄量与高度减小量的比值η的值，设计出的毛坯尺寸较小且唯一，提高了设计效率，简便、精确，满足了对最终环件高性能质量的要求，也为大型环件铸辗复合成形毛坯尺寸设计提供了科学合理的依据。本发明的设计方法还满足了航空、航天和风电领域对大型轴承套圈、法兰等紧固连接环件的需求。

附图说明

图1为基于铸坯的环件径轴向辗扩后的环件锻件结构示意图。

图2为基于铸坯的环件径轴向辗扩前的毛坯结构示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，设定环件锻件的尺寸为：外径D＝2.08m、内径d＝1.90m、径向壁厚b＝0.09m、轴向高度h＝0.15m。

①按公式(1)确定辗扩比K：

K＝1+8h   (1)把h＝0.15m代入上式，得出K＝2.2。

②按公式(2)确定壁厚减薄量与高度减小量的比值η：

η＝0.908-2.418h   (2)把h＝0.15m代入上式，得出η＝0.545。

③再由K＝(b₀h₀)/(bh)和η＝(b₀-b)/(h₀-h)，得到毛坯轴向高度h₀＝0.224m、径向壁厚b₀＝0.132m；

④最后，依据径轴向辗扩前毛坯体积等于辗扩后环件锻件体积的原理，即以及毛坯尺寸的几何关系D₀＝d₀+2b₀，分别获得毛坯外径D₀＝1.042m、内径d₀＝0.778m。