[發(fā)明專利]一種確定臺階雙錐截面環(huán)件徑向輾擴毛坯尺寸的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310193352.9
• 申請日: 2013-05-23
• 公開（公告）號: CN103230992A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李蘭云;李霄;劉靜;何志;鄢南平
• 申請（專利權(quán)）人: 西安石油大學(xué)
• 主分類號: B21H1/06
• 分類號: B21H1/06
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責(zé)任公司 61202
• 代理人: 第五思軍

1.一種確定臺階雙錐截面環(huán)件徑向輾擴毛坯尺寸的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，確定臺階雙錐截面環(huán)件軋制過程中的預(yù)成形坯料為臺階雙錐截面毛坯；

步驟二，確定臺階雙錐截面毛坯幾何尺寸的計算公式，臺階雙錐截面毛坯的幾何尺寸包括毛坯的外半徑????????????????????????????????????????????????、端面半徑、內(nèi)半徑和軸向高度以及其臺階部分的軸向高度；

根據(jù)塑性成形中的體積不變原理，有

?????????????????????????????????????????(1)

根據(jù)軋制比為軋制前毛坯徑向截面面積與軋制后環(huán)件徑向截面面積之比的定義，有

?????????????????????????????????????????(2)

由臺階雙錐截面毛坯的結(jié)構(gòu)可知

????????????????(3)

??????????(4)

???????????????????????????????????(5)

將式(2)和式(5)代入式(3)中后變形有

?????????????????????????????(6)

將式(1)和式(5)代入式(4)后變形有

??????(7)

由于選用的成形方式為閉式徑向軋制，故有

??????????????????????????????????????????????????(8)

??????????????????????????????????????????????????(9)

將式(8)和式(9)代入到式(6)和式(7)后有

??????????????????????????????????????(10)

???????(11)

令

????????????????????????????????????????????????(12)

?????????????????????????????????????????(13)

?????????????????????(14)

則式(10)和式(11)變?yōu)?/p>

?????????????????????????????????????????(15)

??????????????????????????????????????(16)

聯(lián)立式(15)和式(16)求解可得

?????????????????????????????????????(17)

???????????????????????????????????????(18)

將式(18)代入式(5)中可得

????????????????(19)

再令

????????????????????????????????????????(20)

則式(19)變?yōu)?/p>

????????????????????????????????????(21)

在式(1)~式(21)中，為軋制比；為臺階雙錐截面環(huán)件的錐形角；、、、、、和分別為臺階雙錐截面毛坯的體積、徑向截面面積、外半徑、端面半徑、內(nèi)半徑、軸向高度和臺階部分的軸向高度；、、和為臺階雙錐截面環(huán)件的體積徑向截面、軸向高度和臺階部分的軸向高度；

因此，臺階雙錐截面毛坯的外半徑、端面半徑、內(nèi)半徑和軸向高度以及其臺階部分的軸向高度分別按式(21)、式(18)、式(17)、式(8)和式(9)進行確定；

步驟三，確定軋制比取值范圍的計算公式，根據(jù)環(huán)件軋制原理，為使整個臺階雙錐截面環(huán)件軋制成形過程能順利地開展并穩(wěn)定地進行，需滿足如下三項條件：

條件1：軋制比必須大于1，即：

???????????????????????????????????????????(22)

條件2：在環(huán)件軋制過程中，芯輥朝驅(qū)動輥的連續(xù)進給使得環(huán)件的壁厚不斷減薄、半徑不斷長大、截面輪廓逐漸成形，因此毛坯的壁厚應(yīng)大于環(huán)件的徑向壁厚，且毛坯的半徑應(yīng)小于環(huán)件的半徑，即：

?????????????????????????????????????????(23)

?????????????????????????????????????????(24)

??????????????????????????????????????????(25)

?????????????????????????????????????????(26)

??????????????????????????????????????????(27)

條件3：毛坯的內(nèi)半徑必須大于芯輥的外半徑，這樣才能保證將芯輥放入毛坯內(nèi)，即：

?????????????????????????????????????????(28)

在式(23)~式(28)中，、和分別為臺階雙錐截面環(huán)件的外半徑、端面半徑和內(nèi)半徑；為臺階雙錐截面毛坯的小端壁厚，為臺階雙錐截面毛坯的大端壁厚，為臺階雙錐截面環(huán)件的小端壁厚，為臺階雙錐截面環(huán)件的大端壁厚；為芯輥的外半徑；

下面依次考慮上述條件：

1）、根據(jù)式(23)有

???????????????????????????(29)

將式(15)代入式(26)后有

???????????????????????????????????????(30)

2）、由臺階雙錐截面環(huán)件和臺階雙錐截面毛坯的結(jié)構(gòu)有

??????????(31)

??????????(32)

考慮到式(8)和式(9)，故只要式(23)滿足了則式(24)也就自動滿足了；

3）、將式(17)代入式(25)中有

?????????????????????????????????????(33)

變形后有

?????????????????????????????????(34)

因為且，所以結(jié)合式(11)和式(14)知，從而總是成立的，故由式(34)可得

???????????????????????????????????(35)

4）、將式(18)代入式(26)中有

?????????????????????????????????????(36)

變形后有

??????????????????????????????(37)

因為，故當時可由式(37)可得

???????????(38)

5）、由臺階雙錐截面環(huán)件和臺階雙錐截面毛坯的結(jié)構(gòu)有

??????????????????????????????????(39)

??????????????????????????????????(40)

考慮到式(8)和式(9)，故只要當式(26)滿足了則式(27)也就自動滿足了；

6）、將式(17)代入式(28)中有

????????????????????????????????(41)

變形后有

?????????????????????????????(42)

因為總是成立的，并結(jié)合，故由式(42)可得

?????????????????????????????(43)

根據(jù)上述的定義還可以推導(dǎo)得到：

???????????????????????????????????????(44)

???????????????????????????????????(45)

????????????????????????????(46)

綜合可知，在保證條件下，則對臺階雙錐截面環(huán)件軋制過程有

???????????(47)

在式(30)~式(47)中，分別由式(12)~式(14)求解得到；

步驟四，最終確定臺階雙錐截面環(huán)件的幾何尺寸，臺階雙錐截面環(huán)件的幾何尺寸包括環(huán)件的外半徑、端面半徑、內(nèi)半徑和軸向高度以及其臺階部分的軸向高度，當知道環(huán)件的外半徑、端面半徑和軸向高度以及其臺階部分的軸向高度后，則錐形角為

????????????????????????????????(48)

步驟五，測量獲得芯輥的外半徑；

步驟六，計算臺階雙錐截面環(huán)件的體積；

?????????????(49)

步驟七，計算臺階雙錐截面環(huán)件的徑向截面面積；

??????????????????(50)

步驟八，將臺階雙錐截面最終環(huán)件的幾何尺寸、體積和徑向截面面積代入式(47)計算得到軋制比的取值范圍；

步驟九，在所計算出的軋制比取值范圍內(nèi)選取值；

步驟十，將臺階雙錐截面環(huán)件的幾何尺寸以及所選取的軋制比值分別代入到式(21)、式(18)、式(17)、式(8)和式(9)中計算出臺階雙錐截面毛坯的外半徑、端面半徑、內(nèi)半徑和軸向高度以及其臺階部分的軸向高度。