專利名稱：一種大型盤類件的旋轉(zhuǎn)鍛造方法及鍛造裝置的制作方法
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，尤其是一種針對大型 盤類件的分步旋轉(zhuǎn)鍛造方法及用于實現(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 工量大且制造時間長；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，對設(shè)備和模具的要求很高。例如，某型號離心風(fēng)機(jī)用葉輪輪盤其內(nèi)直徑為580mm，夕卜 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 對稱和局部性，使其金屬的變形很不均勻，因此，常常會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DEF0RM，F(xiàn)ORGE和ABAQUS等可以 對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)計提供依據(jù)。從而， 推動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，提供一種大型盤類件的分步旋轉(zhuǎn)鍛 造方法及用于實現(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。采用為了實現(xiàn)分步旋轉(zhuǎn)鍛造而設(shè)計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)計使鍛造模具由上鍛模和下模組成，將上鍛模設(shè) 計為由一條或者多條矩形長條狀鍛模組件構(gòu)成的軸對稱結(jié)構(gòu)，所述矩形長條狀鍛模組件的 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旋轉(zhuǎn)從而對 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，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旋轉(zhuǎn)時使下模不動，上鍛模繞其 中心軸旋轉(zhuǎn)；或者使上鍛模不動，下模繞其中心軸旋轉(zhuǎn)。上述步驟D中，所述壓下量Hl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 形長條狀鍛模組件構(gòu)成，所述矩形長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)。上述旋轉(zhuǎn)鍛模由三條矩形長條狀鍛模組件相互均勻交叉構(gòu)成，使旋轉(zhuǎn)鍛模呈一體 式結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，上述上模板的下端面中心位置設(shè)有圓形凹槽，該圓形凹槽口固定設(shè)有環(huán) 形壓圈，所述旋轉(zhuǎn)盤通過連接軸、大螺母和鍵使旋轉(zhuǎn)盤平行且緊貼上模板的下端面，所述環(huán) 形壓圈中心孔上設(shè)有圓柱滾子軸承，連接軸安裝于圓柱滾子軸承上，所述圓柱滾子軸承使 旋轉(zhuǎn)盤易于沿回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。上述旋轉(zhuǎn)盤的外側(cè)設(shè)有外齒圈，所述齒圈通過齒輪或鏈條嚙合的方式與驅(qū)動設(shè)備 連接。本發(fā)明的有益效果如下1.制造成本顯著下降，與機(jī)械加工方法相比，可以使材 料利用率達(dá)50%以上，并大幅降低機(jī)械加工量(如陜鼓某型號離心風(fēng)機(jī)用蓋盤采用該方法 比機(jī)械加工制造方法材料利用率可以提高250%以上，輪盤采用該方法材料利用率可以提 高200%以上)。2.鍛壓成形中，旋轉(zhuǎn)鍛模由矩形長條狀鍛模組件構(gòu)成，可以采用模具鋼板直接進(jìn) 行線切割或銑出二維輪廓即可，因此模具不但重量輕而且制造費用低。3.旋轉(zhuǎn)鍛造中只有矩形長條狀鍛模組件的上模具和鍛造坯料接觸，是局部變形， 可以顯著降低整體鍛造的成形力，對成形設(shè)備噸位的要求低。例如某型號離心風(fēng)機(jī)用蓋盤 采用旋轉(zhuǎn)鍛造的成形力約為閉式模鍛的1//60。4.本發(fā)明的分步旋轉(zhuǎn)鍛造方法中，通過改變工藝參數(shù)，如旋轉(zhuǎn)鍛造每步的壓下量、 上模具旋轉(zhuǎn)角度和鍛打順序，以及利用多條矩形長條狀鍛模組件構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)鍛模作為上模具，可以消除由金屬變形不均勻所引起的工件翹曲現(xiàn)象。5.本發(fā)明的分步旋轉(zhuǎn)鍛造方法中，通過對帶分流槽預(yù)成形工件形狀的設(shè)計可以更 好的控制金屬流動，使工件外側(cè)半徑變大厚度變薄的過程中，工件中部所受應(yīng)力及變形量 小，避免了采用圓板坯料鍛件中部凹陷以及采用圓環(huán)坯料內(nèi)直徑顯著增大的問題。6.本發(fā)明的分步旋轉(zhuǎn)鍛造裝置可以直接用于普通壓力機(jī)上進(jìn)行鍛造成形，避免了 具有下轉(zhuǎn)臺專用壓力機(jī)對分步旋轉(zhuǎn)鍛造方法應(yīng)用的制約。本發(fā)明所述裝置具有通用性強(qiáng)、 結(jié)構(gòu)簡單、加工及制造費用低的優(yōu)點。



圖1為兩種典型盤類件的分步旋轉(zhuǎn)鍛造成形過程；其中(a)圖為離心風(fēng)機(jī)用葉輪 輪盤；(b)圖為離心風(fēng)機(jī)用葉輪蓋盤。圖2是本發(fā)明的大型盤類件的旋轉(zhuǎn)鍛造裝置的剖視圖；其中1. 1為上模板；1. 2 為旋轉(zhuǎn)盤；1. 3為旋轉(zhuǎn)鍛模；1. 4為環(huán)形壓圈；2為坯料；3為下模；5為連接軸；6為圓柱滾子 軸承；7為連接鍵；8為大螺母。圖3是本發(fā)明的大型盤類件的鍛造裝置的三維立體圖。圖4是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)鍛模1.3不同結(jié)構(gòu)形式；其中(a)圖為由一條矩形長條狀鍛 模組件構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3 ； (b)圖為由兩條矩形長條狀鍛模組件構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3 “十 字”形一體式結(jié)構(gòu)；(c)圖為由三條矩形長條狀鍛模組件相互均勻交叉構(gòu)成的一體式旋轉(zhuǎn)鍛 模 1.3。圖5是本發(fā)明的分步旋轉(zhuǎn)鍛造成形工藝過程框圖。圖6是本發(fā)明可以采用分步旋轉(zhuǎn)鍛造成形的典型零件構(gòu)型。
具體實施例方式本發(fā)明的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 使鍛造模具由上鍛模和下模組成，將上鍛模設(shè)計為由一條或者多條矩形長條狀鍛模組件構(gòu) 成的軸對稱結(jié)構(gòu)，所述矩形長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 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(如圖1的al或bl) 并加熱到坯料金屬材料的始鍛溫度；然后采用整體模鍛方法成形或者分步旋轉(zhuǎn)鍛造方法在 該坯料上預(yù)先鍛造出分流槽4 ；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 (壓下量H1小于坯料厚度的8% ；)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旋轉(zhuǎn)一角度α (角度α小于 arctanOVd)，其中b為組成上鍛模的矩形長條狀鍛模組件的寬度，d為鍛造過程中圓板或 圓形坯料的直徑)，緊接著再次使上鍛模以壓下量^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旋轉(zhuǎn)從而對 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)計形狀后，旋轉(zhuǎn)鍛造結(jié)束。當(dāng)以上上鍛模和下模繞其中心軸相對旋轉(zhuǎn)時可以采用兩種方式第一種是使下模 不動，上鍛模繞其中心軸旋轉(zhuǎn)；第二種是使上鍛模不動，下模繞其中心軸旋轉(zhuǎn)。 基于以上所述的旋轉(zhuǎn)鍛造方法，本發(fā)明提出了一種實現(xiàn)該種鍛造方法的鍛造裝 置，下面結(jié)合附圖對該種鍛造裝置進(jìn)行詳細(xì)描述參見圖2、圖3和圖4，本發(fā)明提出的鍛造 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3，上模組件包括一上模 板1. 1，上模板1. 1的下端面中部設(shè)有一水平的旋轉(zhuǎn)盤1. 2，所述旋轉(zhuǎn)盤1. 2通過連接軸5、 大螺母8和鍵7使旋轉(zhuǎn)盤1. 2平行且緊貼上模板1. 1的下端面，上模板1. 1的下端面中心 位置設(shè)有圓形凹槽，該圓形凹槽口固定設(shè)有環(huán)形壓圈1. 4，旋轉(zhuǎn)盤1. 2通過連接軸5、大螺母 8和鍵7使旋轉(zhuǎn)盤1. 2平行且緊貼上模板1. 1的下端面，環(huán)形壓圈1. 4中心孔上設(shè)有圓柱滾 子軸承6，連接軸5安裝于圓柱滾子軸承6上，其通過環(huán)形壓圈1. 4和圓柱滾子軸承6將旋 轉(zhuǎn)盤1. 2裝配于上模板1. 1上，并且連接軸5和旋轉(zhuǎn)盤1. 2通過鍵7進(jìn)行連接，使兩者同步 轉(zhuǎn)動。圓柱滾子軸承6使旋轉(zhuǎn)盤1.2易于沿回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)盤1. 2可以通過外部驅(qū)動設(shè)備驅(qū)動，在旋轉(zhuǎn)盤1. 2的外側(cè)設(shè)有外齒圈(圖中 未畫出)，該齒圈通過齒輪或鏈條嚙合的方式與驅(qū)動設(shè)備連接。旋轉(zhuǎn)盤1. 2的下端面通過螺 栓固定設(shè)有旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3，旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3的中心軸與旋轉(zhuǎn)盤1. 2的回轉(zhuǎn)軸同軸。參見圖4，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)鍛模1.3可以由一條或者多條矩形長條狀鍛模組件構(gòu)成， 其中每一條矩形長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。本發(fā)明給出以下旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3三種結(jié)構(gòu)方案當(dāng)旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3由一條矩 形長條狀鍛模組件構(gòu)成時，如圖4中的(a)圖，該旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3的中心軸是垂直于長條狀鍛 模組件軸向且過其中心的軸。當(dāng)旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3由兩條矩形長條狀的鍛模組件相互垂直構(gòu)成時，如圖4中的(b) 圖，該種旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3呈“十字”形且為一體式結(jié)構(gòu)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3由三條矩形長條狀鍛模組件相互均勻交叉構(gòu)成時，如圖4中的(C) 圖，三條矩形長條狀鍛模組件之間的夾角相同，并且該旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3呈一體式結(jié)構(gòu)。圖1是兩種典型盤類件的分步旋轉(zhuǎn)鍛造成形過程，其中(a)圖為離心風(fēng)機(jī)用葉輪 輪盤，由al_a4 ； (b)圖為離心風(fēng)機(jī)用葉輪蓋盤，由bl_b4。以下結(jié)合以上所述的旋轉(zhuǎn)鍛造方法和用于實現(xiàn)該方法的其中一種鍛造裝置，對本 發(fā)明的鍛造機(jī)理以及裝置的工作過程進(jìn)行分析說明本發(fā)明圖2所示鍛造裝置的工作過程 按照如下步驟進(jìn)行(1)坯料準(zhǔn)備采用金屬變形前后的體積不變原理和幾何造型技術(shù)對零 件進(jìn)行分析，確定出鍛造用坯料的形狀和尺寸(如圖1的al或bl)。進(jìn)而，通過有限元分析 軟件對旋轉(zhuǎn)鍛造過程進(jìn)行分析，明確金屬局部變形過程中的流動情況，確定出預(yù)鍛件中分 流槽4的構(gòu)型(如圖1的a2或b2)。再將鍛造前坯料重量和最終零件重量進(jìn)行對比例如 圖1中mal ma4或mbl mb4 (mal、ma4、mbl、mb4分別是坯料al、a4、bl、b4的重量)，即可得出 材料利用率以及機(jī)械加工量。大型盤類件材料可為碳鋼、不銹鋼、鈦合金、高溫合金等。將 材料加工成圓板或圓形坯料，然后加熱到坯料金屬材料的始鍛溫度。(2)預(yù)先鍛造出分流槽4分流槽4預(yù)鍛件的成形可以采用分步旋轉(zhuǎn)鍛造，也可以 采用整體模鍛，或者采用機(jī)械加工的方法直接把分流槽加工出來。典型的分流槽4預(yù)鍛件 形狀如圖1所示，分流槽4為在預(yù)鍛件上表面或上下表面所存在的環(huán)形槽，該槽的起始直徑與盤類件厚度變薄處直徑基本相同，其深度和盤類件外側(cè)壁厚有關(guān)，壁厚越薄，則分流槽越 深，且位于分流槽下方的坯料最小厚度應(yīng)與最終鍛件在該位置的厚度相同，其具體形狀通 過鍛造過程有限元分析獲得。成形完成后獲得預(yù)鍛坯料2，再加熱坯料2至始鍛溫度。
(3)安裝鍛造裝置、定位坯料2將上模板1. 1安裝到壓力機(jī)上滑塊上，將下模3安 裝到壓力機(jī)下滑塊上，將坯料2放置于下模3上。(4)分步旋轉(zhuǎn)鍛造壓力機(jī)推動上模板1. 1下壓，使旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3以壓下量&鍛造工 件的局部(壓下量H1應(yīng)小于坯料厚度的8% )，成形后旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3升起，使旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3 在旋轉(zhuǎn)盤1. 2的帶動下繞著中心軸旋轉(zhuǎn)一角度α，緊接著再次使旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3以壓下量H1 鍛造工件局部，當(dāng)旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3繞著中心軸旋轉(zhuǎn)鍛造一圈后，改變旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3的壓下量， 使旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3以壓下量H2再次繞著中心軸旋轉(zhuǎn)鍛造一圈，所述壓下量H2大于壓下量H1 ； (如壓下量H2是坯料厚度的12% )如此使旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3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)計形狀后，旋轉(zhuǎn)鍛造結(jié)束。以下進(jìn)一步表述本發(fā)明所述的分步旋轉(zhuǎn)鍛造方法綜上所述，結(jié)合圖5所示的本 發(fā)明的主要工藝框圖，在準(zhǔn)備坯料時(即制坯時)，當(dāng)坯料較厚時(如厚度大于100mm)可 以采用傳統(tǒng)的鍛造工藝制備，當(dāng)坯料較薄(如厚度小于100mm)可以直接在軋制好的板上 進(jìn)行切割。然后將坯料在加熱爐中加熱到始鍛溫度后進(jìn)行分流槽的鍛造成形，可以采用整 體鍛造方法或旋轉(zhuǎn)鍛造方法，還可以采用機(jī)械加工方法來加工分流槽。接下來在旋轉(zhuǎn)鍛模 1.3旋轉(zhuǎn)一周鍛造過程中，其向下的壓下量是一定的(如坯料厚度的5%，該數(shù)值應(yīng)小于坯 料厚度的8%)，鍛造中上模每次旋轉(zhuǎn)的角度α小于arctan(b/d)，其中b為組成旋轉(zhuǎn)鍛模 1.3的矩形長條狀鍛模組件的寬度，d為鍛造過程中坯料的直徑。當(dāng)進(jìn)行下一周鍛造時，增 加旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3的壓下量(如坯料厚度的10% )，再進(jìn)行旋轉(zhuǎn)鍛造。如果，在旋轉(zhuǎn)鍛造過 程中，坯料的溫度小于終鍛溫度，則需將坯料再進(jìn)行加熱，直至旋轉(zhuǎn)鍛造完成。需要注意的 是，在鍛造完成時，應(yīng)令旋轉(zhuǎn)鍛模1. 3再旋轉(zhuǎn)鍛造一周，此時壓下量不再增加，只起到整形 作用。當(dāng)成形工件尺寸滿足設(shè)計要求，旋轉(zhuǎn)鍛造完成。由于旋轉(zhuǎn)鍛造成形是局部成形，因此 鍛造過程中可能會出現(xiàn)翹曲現(xiàn)象，為了消除翹曲可采用垂直旋轉(zhuǎn)模具的下壓方式，如在完 成一次下壓后，旋轉(zhuǎn)上模具90度進(jìn)行第二次下壓，直至鍛造一圈過程的完成。為了消除鍛 造翹曲現(xiàn)象，還可以采用如圖4(b)、(c)所示的兩種旋轉(zhuǎn)鍛模構(gòu)型，這是由于采用長條狀上 模具壓下后，坯料外側(cè)在沿和模具中點的垂線方向翹曲最嚴(yán)重，通過采用“十字”或“*”形 上模具構(gòu)型，可以抑制翹曲的出現(xiàn)。當(dāng)鍛造完成后，采用機(jī)械加工的方法，對鍛件進(jìn)行粗加 工和精加工，直至加工出滿足尺寸要求的零件。采用該旋轉(zhuǎn)鍛造方法成形出的盤類件為軸對稱結(jié)構(gòu)，且中部厚度要大于邊部。盤 類件可為中心實心的圓餅結(jié)構(gòu)，也可為中心有孔的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，采用分步旋轉(zhuǎn)鍛造成形的典 型零件結(jié)構(gòu)如圖6所示。
權(quán)利要求
一種大型盤類件的旋轉(zhuǎn)鍛造方法，其特征在于按照以下步驟A.鍛造模具的設(shè)計使鍛造模具由上鍛模和下模組成，將上鍛模設(shè)計為由一條或者多條矩形長條狀鍛模組件構(gòu)成的軸對稱結(jié)構(gòu)，所述矩形長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旋轉(zhuǎn)從而對坯料進(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)計形狀后，旋轉(zhuǎn)鍛造結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述大型盤類件的旋轉(zhuǎn)鍛造方法，其特征在于，步驟B中，在坯料上 預(yù)鍛分流槽時，采用整體模鍛方法成形或者分步旋轉(zhuǎn)鍛造方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述大型盤類件的旋轉(zhuǎn)鍛造方法，其特征在于，步驟D中，當(dāng)上鍛模 和下模繞其中心軸相對旋轉(zhuǎn)時使下模不動，上鍛模繞其中心軸旋轉(zhuǎn)；或者使上鍛模不動， 下模繞其中心軸旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述大型盤類件的旋轉(zhuǎn)鍛造方法，其特征在于，步驟D中，所述壓下 量Hl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條狀 鍛模組件的寬度，d為鍛造過程中圓形坯料的外直徑。
5.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述旋轉(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(3)，其特征在于所述上模組件包括一上模板(11)，上模板 (1. 1)的下端面中部設(shè)有一水平的旋轉(zhuǎn)盤(1. 2)，旋轉(zhuǎn)盤(1. 2)的下端面固定設(shè)有旋轉(zhuǎn)鍛模 (1.3)，所述旋轉(zhuǎn)鍛模(1.3)由一條或者多條矩形長條狀鍛模組件構(gòu)成，所述矩形長條狀鍛 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 (1.3)的中心軸與旋轉(zhuǎn)盤(1.2)的回轉(zhuǎn)軸同軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍛造裝置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)鍛模(1.3)由一條矩形長 條狀鍛模組件構(gòu)成，所述旋轉(zhuǎn)鍛模(1.3)的中心軸是垂直于長條狀鍛模組件軸向且過其中 心的軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍛造裝置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)鍛模(1.3)由兩條矩形長條狀的鍛模組件相互垂直構(gòu)成，使旋轉(zhuǎn)鍛模(1.3)呈“十字”形一體式結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍛造裝置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)鍛模(1.3)由三條矩形長 條狀鍛模組件相互均勻交叉構(gòu)成，使旋轉(zhuǎn)鍛模(1.3)呈一體式結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍛造裝置，其特征在于上模板(1.1)的下端面中心位置設(shè) 有圓形凹槽，該圓形凹槽口固定設(shè)有環(huán)形壓圈(1.4)，所述旋轉(zhuǎn)盤(1.2)通過連接軸(5)、大 螺母(8)和鍵(7)使旋轉(zhuǎn)盤(12)平行且緊貼上模板(1. 1)的下端面，所述環(huán)形壓圈(1.4) 中心孔上設(shè)有圓柱滾子軸承(6)，連接軸(5)安裝于圓柱滾子軸承(6)上，所述圓柱滾子軸 承(6)使旋轉(zhuǎn)盤(1.2)易于沿回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍛造裝置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)盤(1.2)的外側(cè)設(shè)有外齒 圈，所述齒圈通過齒輪或鏈條嚙合的方式與驅(qū)動設(shè)備連接。
全文摘要
本發(fā)明提出了一大型盤類件的旋轉(zhuǎn)鍛造方法及鍛造裝置。該方法包括鍛造模具的設(shè)計、坯料準(zhǔn)備、預(yù)鍛分流槽、定位坯料和分步旋轉(zhuǎn)鍛造，并且基于該方法本發(fā)明提出了一種可以實現(xiàn)上鍛模和下模相對旋轉(zhuǎn)的鍛造裝置，通過上鍛模和下模的旋轉(zhuǎn)鍛造來對盤類工件進(jìn)行局部的漸進(jìn)成形。為了對鍛造過程中金屬的流動進(jìn)行控制，在旋轉(zhuǎn)鍛造前加入了分流槽預(yù)鍛造工步。并且，針對旋轉(zhuǎn)鍛造過程中工件翹曲現(xiàn)象，提出了采用特殊結(jié)構(gòu)的上鍛模。該成形方法成形載荷低，模具簡單加工費用低，可以很大程度的降低目前大型盤類件的制造成本。
文檔編號B21J13/02GK101862807SQ20101019894
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者喬社寧, 葉長青, 張海存, 張琦, 趙升噸, 陶文琉 申請人:西安交通大學(xué);西安陜鼓動力股份有限公司