[发明专利]一种钛合金C型截面锥度环件轧制的坯料设计方法

说明书

本发明公开了一种钛合金C型截面锥度环件轧制的坯料设计方法，包括：按照锥形坯料设计坯料，确定为坯料两端直段高度、总高度分别与环件台阶高度、总高度相等，确定锥形坯料小孔端面壁厚，确定锥形坯料小孔内径以及外径，确定锥形坯料大端最终的内径和外径尺寸，建立数学模型，将各个已知尺寸代入等式，可得到顶点A的横坐标x，即确定了预成形坯所有尺寸。本发明基于上述方法，在传统锥形坯料外圆的某高度处设计一个方向相反的锥度，能够保证轧制出的环件截面轮廓完整，尺寸精度满足要求，由于免去了后序复杂的机加工处理，大大提高了材料利用率，节约了成本，同时避免了机加工对环件内部流线的破坏。

技术领域

本发明涉及环件轧制成形加工技术领域，特别是涉及一种钛合金C型截面锥度环件轧制的坯料设计方法。

背景技术

环件轧制是利用环件轧制设备，在多个轧辊共同作用下使环坯壁厚逐渐减小、直径逐渐长大、截面轮廓逐渐形成的连续局部塑性成形技术，具有生产成本低、环件力学性能优良、精度高、生产效率高、产品范围广等优点。在国内，由于生产技术的限制，对于异形截面环件，常常采用加工余量较大、截面相对简化的锻件设计，以保证最终零件尺寸的完整性，再经过后续机加工等处理达到最终工件尺寸，这样就大大减小了材料的利用率。

对于钛合金C型截面锥度环件，若采用简单的锥形环坯进行轧制，台阶处体积分布显然不够，要使坯料沿轴向流动来填充台阶是非常困难的，同时在锥度的作用下，坯料轧制时产生轴向攀升，更加不利于下端台阶的填充，造成废品的产生；若采用简单截面环坯，需后序复杂的机加工处理，大大降低了材料的利用率，且机加工会破坏环件内部的流线，同时，也浪费了时间；若采用多道次轧制，需要设计多套模具，大大提高了生产成本。

因此，市场上急需一种钛合金C型截面锥度环件轧制的坯料设计方法，使得C型截面锥度环件的轮廓能够完整成形，在提高材料利用率的情况下也保留了锻件本身的流线。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛合金C型截面锥度环件轧制的坯料设计方法，以解决上述现有技术存在的问题，使C型截面锥度环件的轮廓能够完整成形，在提高材料利用率的情况下也保留了锻件本身的流线。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种钛合金C型截面锥度环件轧制的坯料设计方法，包括：

步骤一，按照锥形坯料设计坯料，确定为坯料两端直段高度、总高度分别与环件台阶高度、总高度相等；

步骤二，根据轧比和环件小孔平均直径确定锥形坯料小孔平均直径；

步骤三，根据环件与锥形坯料小端体积相等，确定锥形坯料小孔端面壁厚；

步骤四，根据锥形坯料小孔平均直径以及锥形坯料小孔端面壁厚，确定锥形坯料小孔内径以及外径；

步骤五，根据锥形坯料大端和环件大端体积相等的原则，确定锥形坯料的大孔内径和外径，并根据锥形坯料和环件总体积相等进行修正，得到锥形坯料大端最终的内径和外径尺寸；

步骤六，以锥形坯料为基准，设计坯料内侧直径与锥形坯料保持一致，仅对外侧轮廓线进行调整来重新分配轴向体积，确定坯料两端直径高度与环件台阶高度保持相等，确定坯料上下两端壁厚大于标准锥形环件坯料两端壁厚，确定锥角与两端直段距离在30cm以上；

步骤七，以小端圆心为原点，小端半径为x轴，轴线为y轴，建立平面直角坐标系，选定A点的纵坐标y＝H_Ab，将坯料分段计算，设外轮廓各段的线函数分别为f_y1、f_y2、f_y3、f_y4、f_y5，内轮廓各段的线函数分别为g_y1、g_y2、g_y3、g_y4、g_y5，据体积不变原理有：