大型环形件辗扩工艺课件

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1、大型环形件辗扩工艺主要内容环形件轧制概况大型环形件径轴向轧制条件大型环形件轧制过程运动及变形分析大型环形件径轴向轧制主要工艺参数环形件轧制设备及工艺规程一、环形件轧制概况环形件轧制又称环件辗扩或扩孔，它是借助环形件轧机和轧制制孔型使坏件产生连续局部塑性变形，进而实现壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的塑性加工工艺，它适用于生产各种形状尺寸的环形机械零件。用于轧制成形的环件材料主要有：碳素钢、合金工具钢、不锈钢、铝合金、铜合金、钛合金、钴合金等。轧制的环件外径尺寸为由15--10000mm，环件高度为15一4000mm，环件的重量为0．2---82000Kg。与整体模锻成形

2、工艺相比，它具有环件精度高、加工余量少、材料利用率高；环件内部质量好；设备吨位小、加工范围大；生产率高、生产成本低等低等显著技术经济优点。环形件轧制根据其工艺特点可以分为径向轧制和径轴向轧制。环形件径向轧制环形件径轴向轧制环形件轧制过程环件轧制分为5个过程：1、咬入过程：实现环件的咬入，消除环坯的径向壁厚差，提高环坯圆度，使轧制过程稳定，避免设备颤动。2、加速轧制过程：用较大的速度进给，目的是使环件快速长大，提高生产率。3、稳定轧制过程：目的是使环件长大速度稳定，便以控制环件尺寸。4、减速过程：减小进给速度，目的是使环件的弹性变形得到缓慢释放。5、成形整圆过程：小进给量

3、加无进给空转，目的在于提高环件精度，降低环件椭圆度。二、环形件轧制条件要实现环件的连续稳定轧制，必须满足以下条件：1、咬入条件：环件要能够连续咬入孔型并连续转动。2、锻透条件：环件塑性变形要能够穿透环件壁厚，使环件产生壁厚减小，直径扩大的塑性变形。3、刚度条件：环件轧制过程中能够承受导向辊定心力所产生的弯矩。径向孔型咬入条件其中：R1----驱动辊半径R2----芯辊半径R------环件外圆半径---------环件内圆半径-------摩擦角环件咬入径向孔型模型轴向孔型咬入条件环件咬入轴向孔型模型得到咬入条件与每转进给量的关系：其中：S-----环件中径线与锥辊接触

4、处与锥辊定点间的距离-------锥形轧辊锥顶角的一半------轴向孔型摩擦角两孔型咬入条件的相互影响在径轴向轧制中，两孔型咬入条件相互促进。例如：若径向已咬入，驱动辊的旋转运动会对环件产生盈余驱动力，即使轴向轧制每转进给量超出咬入条件所允许的最大每转进给量，也能顺利咬入。如果咬入条件得不到满足，那么环件将不随驱动辊转动，环件与驱动辊相对滑动，环件无法产生变形，轧制过程终止。径向孔型锻透条件以平面滑移线理论为基础，通过简化计算，得出每转进给量与锻透条件的关系：其中：R1----驱动辊半径R2----芯辊半径R------环件外圆半径r------环件内圆半径环件径向轧

5、制锻透模型轴向孔型锻透条件通过简化计算，同样可以得到轴向每转进给量与锻透条件的关系：环件轴向轧制锻透模型其中：B-----环件轴向高度Si-----锥辊与环件内径接触线与锥辊顶点间距离--------锥形轧辊锥顶角的一半两孔型间锻透条件的影响两孔型间的轧制过程对彼此孔型中锻透条件的满足起到相互促进的作用。例如：在实际生产中，由于径向孔型的进给作用，会在变形区的端面形成一定的宽展，进而增大了轴向孔型中的咬入量，间接增大了轴向轧制进给量，有利于轴向孔型的锻透。如果环件在轧制过程中无法满足锻透条件，那么环件将无法产生直径扩大的塑性变形，环件将只转动但直径并不扩大。径轴向轧制的

6、刚度条件环件受力分析图环件刚度条件的力学模型刚度条件径轴向轧制刚度条件与环件中经间的关系：其中：H------环件壁厚R1----驱动辊半径------导向辊的位置角R2-----芯辊半径△h----径向每转进给量µ1-----径向孔型摩擦系数△ha---轴向每转进给量µ2-----轴向孔型摩擦系数B------环件高度------锥辊锥顶角的一半S------环件轴向端面变形区中心到锥顶的距离三、径轴向轧制的运动分析环件的直径扩大运动环件的旋转运动驱动辊的旋转轧制运动芯辊的直线进给运动锥辊的旋转运动和轴向进给运动导向辊的导向运动环件的直径扩大运动通过体积不变定理，简化

7、计算出环件外径和内径的扩大速度：其中：B0----坯料高度B-----环件瞬时高度H0----坯料厚度H-----环件瞬时壁厚V------径向进给速度R0---坯料外径Va-----轴向进给速度r0----坯料内径环件的旋转运动忽略环件轧制中的滑动，则驱动辊的线速度等于环件外圆的线速度，也等于轴线锥辊与环件端面接触线处的线速度，即：可见，在驱动辊转速恒定时，随着环件直径的扩大，环件的转速逐渐减小。轧制的直线进给运动径向进给速度v=n1R1△h/R轴向进给速度va=n1R1△ha/Ra进给速度有极限值：驱动辊的旋转轧制运动驱动辊旋转转速：