[发明专利]带外岛屿凸台的矩形截面环件精密轧制模具及方法

说明书

本发明公开了一种带外岛屿凸台的矩形截面环件精密轧制模具及方法，该模具包括能主动旋转的驱动辊、芯辊和组合套模，驱动辊或芯辊能直线进给；组合套模包括能合围成一圈的若干分瓣模以及将所有分瓣模上下夹紧连接的上夹板和下夹板，上夹板和下夹板的中部均设有芯辊通过孔，所有分瓣模、上夹板和下夹板在内表面形成环形槽，组合套模的外柱面与驱动辊接触且能被驱动辊带动旋转、环形槽用于容纳环坯、中部能容纳芯辊且芯辊工作部能配合伸入环形槽，分瓣模内表面对应位置设有与外岛屿凸台相适应的凹槽，环形槽及凹槽与带外岛屿凸台的矩形截面环件外表面相适应。本发明能轧制近净成形带外岛屿凸台的矩形截面环件，机加工余量低。

技术领域

本发明属于锻造和环件轧制技术领域，具体涉及一种带外岛屿凸台的矩形截面环件精密轧制模具及方法。

背景技术

在锻造和环件轧制技术领域，将直径较小壁厚较大的环坯轧制成为直径较大壁厚减薄的环锻件的锻造工序称为环件轧制。现有轧制装备根据不同分类，可以分为卧式环轧机和立式环轧机，或者分为径向环轧机和径轴向环轧机。在这些环轧机上通过各种不同辊型配合能够轧制出多种多样截面形状的环锻件产品。

但是现有的环轧机和轧制工艺生产的环锻件产品都具有轴对称回转体特征，无法轧制在回转体外表面带有岛屿凸台的环件(这里说的岛屿凸台，表示凸台具有一定高度且不连续，在回转体环件外表面任意分布)，对于这类带外岛屿凸台环件，目前采用先轧制出包络外岛屿凸台的更大的回转环锻件，再通过数控铣(因为数控车无法加工，通常需要5轴联动铣削加工外表面的3D曲面)的方式，去除外表面除凸台以外的多余材料，极大增加了机加工周期，从而降低了产品整体的制造效率，并且浪费原材料，特别在航空航天领域，大量使用高温合金钛合金材料，不仅加工难度更大，而且浪费的原材料更昂贵。

发明内容

本发明的目的是提供一种带外岛屿凸台的矩形截面环件精密轧制模具及方法，本发明通过轧制得到的带外岛屿凸台的矩形截面环件，能保证环锻件最终的外直径精度和外岛屿凸台高度，达到近净形成形，降低了机加工余量，生产效率高，生产成本低。

本发明所采用的技术方案是：

一种带外岛屿凸台的矩形截面环件精密轧制模具，包括能主动旋转的驱动辊、芯辊和组合套模，驱动辊或芯辊能直线进给；组合套模包括能合围成一圈的若干分瓣模以及将所有分瓣模上下夹紧连接的上夹板和下夹板，上夹板和下夹板的中部均设有芯辊通过孔，所有分瓣模、上夹板和下夹板在内表面形成环形槽，组合套模的外柱面与驱动辊接触且能被驱动辊带动旋转、环形槽用于容纳环坯、中部能容纳芯辊且芯辊工作部能配合伸入环形槽，分瓣模内表面对应位置设有与外岛屿凸台相适应的凹槽，环形槽及凹槽与带外岛屿凸台的矩形截面环件外表面相适应。

进一步地，分瓣模、上夹板和下夹板之间通过销钉定位、螺钉连接。

进一步地，销钉和螺钉绕轴心交替均布。

进一步地，分瓣模的个数根据外岛屿凸台的个数确定。

一种带外岛屿凸台的矩形截面环件精密轧制方法，采用上述带外岛屿凸台的矩形截面环件精密轧制模具进行两阶段轧制成形；第一阶段为扩径轧制，驱动辊通过组合套模带动环形槽内的环坯旋转，芯辊工作部配合伸入环形槽，驱动辊或芯辊进给，使环坯外径长大到与环形槽内径贴合；第二阶段为外岛屿凸台挤出轧制，驱动辊通过组合套模带动环形槽内的环坯旋转至挤压位置后，驱动辊或芯辊进给，使环坯部分材料转移至凹槽并填充。

进一步地，在第一阶段，驱动辊或芯辊进给速度计算式为

其中，R为分瓣模内表面半径，r₁为环坯初始内径，r₂为环坯初始外径，ω为组合套模转速，α为系数，取值范围3-5。

进一步地，在第二阶段，驱动辊或芯辊进给速度计算式为