[實用新型]一種波形輥

有效

• 申請號: 201220535874.3
• 申請日: 2012-10-18
• 公開（公告）號: CN202893815U
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 袁戰偉;李付國;喬慧娟;楊雅靜
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B21B27/02
• 分類號: B21B27/02
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術領域

本發明涉及軸類鍛件制坯工模具，具體是一種提高軸類鍛件制坯輥鍛鍛透性及均勻性的波形輥裝置。

背景技術

軸類零件的應用在工業生產中有著舉足輕重的地位，如汽車傳動軸、主軸、轉子等，軸類零件在機器中起著支承其他零件，傳遞運動和力的作用。軸類零件發生失效，往往會降低軸上零件的運動精度，縮短軸上零件的使用壽命，甚至可能導致難以預料的災難性事故，所以對軸類零件質量有較高的要求。因此在軸類零件鍛造制坯成形時有嚴格的技術要求。

軸類零件采用鍛造方法制坯成形可以提高其綜合力學性能。選擇合適的鍛造成形工藝能夠極大地改善材料的組織、消除材料中的疏松、裂紋、氣孔等缺陷、提高材料的變形均勻性和使用性能。目前常用的軸類零件的鍛造制坯方法有：水平V型砧鍛造法，中心壓實法（亦稱降溫鍛造法）、寬砧強壓鍛造法（即WHF法）、以及擠壓法。采用上述鍛造制坯方法，使得材料心部形成三向壓應力狀態而有效焊合，消除材料內部的縮孔、疏松和氣泡等缺陷，并改善鍛件的組織和使用性能。但是，在采用水平V型砧成形軸類零件的坯料時，如選用短粗型鋼錠直接拔長法雖能成形，但很難達到要求的鍛比。若采用中心壓實法，材料的塑性變形區小，且變形抗力大。寬砧強壓鍛造法則要求坯料溫度高，這對于一些塑性不太好的材料強壓時，坯料表面易出現鍛傷缺陷。采用擠壓方法進行塑性加工，雖然能減少切削加工量，但對設備噸位和模具強度均有很高的要求。

近年來，不少科學家通過大的或劇烈塑性變形（SPD）來實現材料的組織細化，提高性能，最常用的方法有Segal等提出的等通道角擠壓（Equal?Channel?Angular?Press，ECAP），其原理是通過擠壓作用在通道轉角處產生一定量的均勻剪切作用，并經過多次變形從而使得材料晶粒細化。但其首次變形不夠均勻，須經多次改變工藝路徑變形才能獲得較均勻的應變分布，而且對零件尺寸和形狀有所限制，成形噸位大，設備和模具條件高。采用楔橫軋方法能提高軸類零件的軋件質量，但為了實現軋件產生劇烈均勻的塑性變形以及提高設備利用率，需進一步改進。波形輥壓機其原理是利用輥面擠壓物料，使物料在剪切作用實現破碎，如中國專利號為200420065303.3號使用新型專利，公告號CN2699990Y，公布日為2005年5月18日，公開了一種波形輥面同步對轉輥壓機，通過擠壓作用對工業上物料進行破碎。目前采用波形輥壓機對金屬塑性加工方面并沒有相關研究，若對波形輥壓形面進行設計，用于提高加工金屬坯料，可獲得均勻劇烈的塑性坯料，同時也有效的提高了設備利用率。

發明內容

為克服現有技術中存在的軸類坯料鍛透性和均勻性與設備利用率之間的矛盾，本發明提出了一種波形輥。

本發明包括上輥和下輥，所述上輥和下輥分別位于所述該輥軋裝置擋板的上表面和下表面，并通過輥軸固定在軋機機架上；上輥的大直徑端與下輥的小直徑端對應，并使上輥波形齒的齒頂與下輥波形齒的齒根對應；安裝后的上輥的中心線與下輥的中心線相互平行；

所述上輥和下輥結構相同均為錐體，并且該上輥和下輥的外表面為波形，由波形面的波峰形成了波形齒；

所述上輥大直徑端的曲線方程為R₁+r₁×sin（ωt），上輥小直徑端的曲線方程為R₂+r₂xsin（ωt）；其中：R₁和R₂分別為上輥大直徑端和小直徑端的基圓半徑，r₁和r₂分別為上輥大直徑端和小直徑端的波形幅值，ω為角頻率，t為圓心角弧度；

所述上輥的外形為波形，并由各波形的波峰形成了該上輥外表面的曲面齒，該曲面齒的齒高為2倍的波形幅值；所述上輥和下輥的外表面有齒缺口。

所述上輥和下輥外表面的齒缺口是將上輥外表面上任意一個曲面齒從基圓處沿錐輥中心線方向除去形成。