[發(fā)明專利]一種大型盤類件的旋轉(zhuǎn)鍛造方法及鍛造裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010198945.0
• 申請(qǐng)日: 2010-06-11
• 公開（公告）號(hào): CN101862807A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張琦;趙升噸;陶文琉;葉長(zhǎng)青;喬社寧;張海存
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);西安陜鼓動(dòng)力股份有限公司
• 主分類號(hào): B21K1/32
• 分類號(hào): B21K1/32;B21J5/02;B21J13/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 汪人和

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鍛造成形技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鍛造方法和裝置，尤其是一種針對(duì)大型盤類件的分步旋轉(zhuǎn)鍛造方法及用于實(shí)現(xiàn)該鍛造方法的鍛造裝置。

背景技術(shù)

目前，大型盤類件主要是通過機(jī)械加工的方法制造，該方法材料利用率低，機(jī)械加工量大且制造時(shí)間長(zhǎng)；此外大型盤類件的制造也可采用閉式模鍛的方法，模鍛所需成形力非常大，對(duì)設(shè)備和模具的要求很高。例如，某型號(hào)離心風(fēng)機(jī)用葉輪輪盤其內(nèi)直徑為580mm，外直徑1180mm，工件最厚處45mm，最薄處5mm，工件重83Kg，機(jī)械加工方法用坯料重702Kg，機(jī)加工量為619Kg，材料利用率僅為11％。如果采用閉式模鍛方法，鍛造力大于8萬噸，并且對(duì)于不同形狀的葉輪，都需要制造模具，因此，其模具制造成本也很高。隨著工業(yè)的發(fā)展，特別是風(fēng)機(jī)制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)大型盤類件(直徑可達(dá)1300mm)的省力、節(jié)材、低成本的成形方法的需求越來越明顯。

采用局部鍛打的方法也可以成形出大鍛件，然而，由于每次上砧和下砧打擊的不對(duì)稱和局部性，使其金屬的變形很不均勻，因此，常常會(huì)造成鍛打后工件的形狀誤差大，廢品率高等問題。如何使金屬的流動(dòng)受到控制，就成為保證鍛件質(zhì)量的重要因素。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展，采用有限元分析軟件，如：DEFORM，F(xiàn)ORGE和ABAQUS等可以對(duì)鍛造中金屬的變形過程進(jìn)行分析，為成形工藝參數(shù)的制定和模具的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。從而，推動(dòng)了新鍛造工藝的出現(xiàn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種大型盤類件的分步旋轉(zhuǎn)鍛造方法及用于實(shí)現(xiàn)該鍛造方法的鍛造裝置。分步旋轉(zhuǎn)鍛造方法可以解決大型盤類件(特別是小批量生產(chǎn))在機(jī)械加工制造中所存在的材料利用率低、機(jī)械加工量大和制造成本高等問題。采用為了實(shí)現(xiàn)分步旋轉(zhuǎn)鍛造而設(shè)計(jì)的裝置可以直接與普通鍛造壓力機(jī)相結(jié)合，使鍛造用上模具能夠旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)大型盤類件的成形。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的：本發(fā)明的大型盤類件的旋轉(zhuǎn)鍛造方法，具體按照以下步驟：A.鍛造模具的設(shè)計(jì)使鍛造模具由上鍛模和下模組成，將上鍛模設(shè)計(jì)為由一條或者多條矩形長(zhǎng)條狀鍛模組件構(gòu)成的軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所述矩形長(zhǎng)條狀鍛模組件的垂直截面下輪廓與被加工的大型盤類工件中心截面的上輪廓相同；B.坯料準(zhǔn)備、預(yù)鍛分流槽準(zhǔn)備圓板或圓形坯料并加熱到坯料金屬材料的始鍛溫度；然后在該坯料上預(yù)先鍛造出分流槽；再將預(yù)鍛件加熱至始鍛溫度；C.定位坯料將以上預(yù)鍛并加熱后的坯料固定在鍛造模具的下模上，使坯料的中心軸、以及上鍛模和下模的中心軸同軸；D.分步旋轉(zhuǎn)鍛造1)首先使上鍛模以壓下量H₁鍛造坯料的局部，成形后升起上鍛模，使上鍛模和下模繞其中心軸相對(duì)旋轉(zhuǎn)一角度α，緊接著再次使上鍛模以壓下量H₁鍛造坯料局部，依此循環(huán)至上鍛模和下模繞其中心軸相對(duì)旋轉(zhuǎn)一圈；2)改變上鍛模的壓下量，使上鍛模以壓下量H₂鍛造坯料的局部，成形后升起上鍛模，使上鍛模和下模繞其中心軸相對(duì)旋轉(zhuǎn)一角度α，緊接著再次使上鍛模以壓下量H₂鍛造坯料局部，依此循環(huán)至上鍛模和下模繞其中心軸相對(duì)旋轉(zhuǎn)一圈；所述壓下量H₂大于壓下量H₁；3)按照以上步驟1)至2)的規(guī)律，使上鍛模和下模相對(duì)旋轉(zhuǎn)從而對(duì)坯料進(jìn)行反復(fù)多圈旋轉(zhuǎn)鍛造，每一圈旋轉(zhuǎn)鍛造的壓下量均大于上一圈的壓下量，當(dāng)坯料被鍛造成設(shè)計(jì)形狀后，旋轉(zhuǎn)鍛造結(jié)束。

進(jìn)一步，以上步驟B中，在坯料上預(yù)鍛分流槽時(shí)，采用整體模鍛方法成形或者分步旋轉(zhuǎn)鍛造方法。

上述步驟D中，當(dāng)上鍛模和下模繞其中心軸相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)：使下模不動(dòng)，上鍛模繞其中心軸旋轉(zhuǎn)；或者使上鍛模不動(dòng)，下模繞其中心軸旋轉(zhuǎn)。

上述步驟D中，所述壓下量H1小于坯料厚度的8％；角度α小于arctan(b/d)，其中b為組成上鍛模的矩形長(zhǎng)條狀鍛模組件的寬度，d為鍛造過程坯料的外直徑。

本發(fā)明還提供一種實(shí)現(xiàn)上述旋轉(zhuǎn)鍛造方法的鍛造裝置，包括水平設(shè)置的上模組件以及設(shè)置于上模組件正下方的下模，所述上模組件包括一上模板，上模板的下端面中部設(shè)有一水平的旋轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)盤的下端面固定設(shè)有旋轉(zhuǎn)鍛模，所述旋轉(zhuǎn)鍛模由一條或者多條矩形長(zhǎng)條狀鍛模組件構(gòu)成，所述矩形長(zhǎng)條狀鍛模組件的垂直截面的下輪廓與被加工的大型盤類工件的中心截面的上輪廓相同；旋轉(zhuǎn)鍛模的中心軸與旋轉(zhuǎn)盤的回轉(zhuǎn)軸同軸。

上述旋轉(zhuǎn)鍛模由一條矩形長(zhǎng)條狀鍛模組件構(gòu)成，所述旋轉(zhuǎn)鍛模的中心軸是垂直于長(zhǎng)條狀鍛模組件軸向且過其中心的軸。

上述旋轉(zhuǎn)鍛模由兩條矩形長(zhǎng)條狀的鍛模組件相互垂直構(gòu)成，使旋轉(zhuǎn)鍛模呈“十字”形一體式結(jié)構(gòu)。