專(zhuān)利名稱(chēng)：多功能臥式輾環(huán)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明多功能臥式輾環(huán)機(jī)涉及一種大型旋轉(zhuǎn)鍛造設(shè)備，是普通臥式輾環(huán)機(jī)的發(fā)展，既能用于輾擴(kuò)比(輾后工件內(nèi)徑與輾前工件內(nèi)徑之比)較大的普通大型環(huán)件、又能用于輾擴(kuò)比很小且形狀復(fù)雜的大型環(huán)件的成形。屬機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
輾環(huán)機(jī)(擴(kuò)孔機(jī))是一種歷史長(zhǎng)久的旋轉(zhuǎn)鍛造設(shè)備，按照環(huán)件軋制設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類(lèi)，可分為立式輾環(huán)機(jī)和臥式輾環(huán)機(jī)兩類(lèi)，前者適用于中、小型環(huán)件，后者適用于大型和特大型環(huán)件的制造。它們問(wèn)世幾十年耒，廣泛應(yīng)用于軸承內(nèi)外環(huán)、輪圈、鐵路輪箍、汽輪機(jī)、 飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、航天設(shè)備等環(huán)件的塑性成形，立式輾環(huán)機(jī)是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的主輾壓輪， 在下行施壓的過(guò)程中與被動(dòng)帶轉(zhuǎn)的芯輥形成一對(duì)軋輥，對(duì)套在芯輥上的環(huán)件毛坯進(jìn)行周而復(fù)始的循環(huán)軋制，環(huán)件內(nèi)外徑擴(kuò)大、壁厚減薄而逐步成形，它適用于斷面較簡(jiǎn)單的環(huán)件， 對(duì)形狀復(fù)雜且輾擴(kuò)比又小的環(huán)件(尤其是外形有深凹槽的環(huán)件，如雙邊法蘭、雙聯(lián)齒輪和雙邊支重輪、各類(lèi)球閥的連接體等)普通立式輾環(huán)機(jī)無(wú)能為力，多功能輾環(huán)機(jī)(專(zhuān)利號(hào) ZL200810203822. 4)就是應(yīng)這種需求而出現(xiàn)，它在環(huán)件內(nèi)徑擴(kuò)大到外周與三個(gè)輾壓輪都接觸到后，繼續(xù)施壓，三個(gè)輾壓輪在限制環(huán)件內(nèi)徑擴(kuò)大的同時(shí)，對(duì)環(huán)件外周表層的金屬進(jìn)行旋轉(zhuǎn)反擠壓，使其充滿(mǎn)模具型腔，可使輾擴(kuò)比很小且外形復(fù)雜的環(huán)件成形。為方便裝卸工件， 兩側(cè)的副輾壓輪需借助油缸推動(dòng)的杠桿繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)入或離開(kāi)工作位置。多功能輾壓機(jī)雖成功地用于生產(chǎn)這類(lèi)特殊環(huán)件，擴(kuò)大了普通立式輾環(huán)機(jī)的功能，能使普通立式輾環(huán)機(jī)無(wú)法完成的環(huán)件成形，但尚未應(yīng)用到主輾壓輪原地旋轉(zhuǎn)、芯輥徑向進(jìn)給施壓的臥式輾環(huán)機(jī)上， 目前在大、中型復(fù)雜斷面的環(huán)件的制造中尚未取得突破，只能成形為簡(jiǎn)單斷面的環(huán)件，再用金屬切削的手段進(jìn)一步成形，耗費(fèi)了大量的金屬和機(jī)加工費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明多功能臥式輾環(huán)機(jī)目的是提供一種新型臥式輾環(huán)機(jī)，它除具備普通臥式輾環(huán)機(jī)的全部功能外，還能對(duì)環(huán)件實(shí)施旋轉(zhuǎn)反擠壓，適用環(huán)件尺寸范圍大、不同輾壓比和形狀復(fù)雜的大、中型環(huán)件。多功能臥式輾環(huán)機(jī)保留了普通臥式輾環(huán)機(jī)的床身、主輾壓輪2、芯輥5、導(dǎo)向輥(抱輥)7及定心機(jī)構(gòu)、芯輥支承架(附圖中未表示)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)16和軸向軋制機(jī)構(gòu)(附圖中未表示)等主要結(jié)構(gòu)，在放置環(huán)件6的工作臺(tái)面上、芯輥5運(yùn)動(dòng)中心線(xiàn)的兩側(cè)、導(dǎo)向輥7的對(duì)側(cè)，增設(shè)了對(duì)稱(chēng)布置的兩個(gè)副輾壓輪15，它們由油缸18借助杠桿14推動(dòng)或直接由油缸24 推動(dòng)。采用杠桿方式時(shí)，兩個(gè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置的杠桿14上各安放著一個(gè)結(jié)構(gòu)相同的副輾壓輪15， 杠桿14的一端與固定在床身上的杠桿鉸軸10相連，另一端和能實(shí)施徑向進(jìn)給施壓的耳環(huán)式油缸18的活塞桿相連，油缸18的缸體尾部的耳環(huán)則與床身上鉸軸19相連，油缸18推動(dòng)杠桿14皆同安裝在其上的副輾壓輪15繞杠桿鉸軸10轉(zhuǎn)動(dòng)，以大弧線(xiàn)的軌跡、且以受力較合理的角度進(jìn)入或離開(kāi)工作位置，副輾壓輪15的進(jìn)給終點(diǎn)位置借助杠桿14上的凸塊11及其一側(cè)的固定在床身上的螺母12和調(diào)整螺桿13來(lái)設(shè)定或調(diào)整。操控油缸18運(yùn)動(dòng)的三位四通換向閥21的一個(gè)出口通過(guò)液控單向閥20與油缸18 的大腔相通，另一個(gè)出口通到油缸18的小腔并與液控單向閥20的控制口相連。操控?fù)Q向閥21，壓力油正向頂開(kāi)液控單向閥20進(jìn)入油缸18的大腔，活塞桿推動(dòng)副輾壓輪15徑向進(jìn)給施壓，直至杠桿的凸塊11觸到調(diào)整螺桿13時(shí)為止，換向閥21換向后，壓力油通到油缸18 的小腔及液控單向閥20的控制口，反向打開(kāi)液控單向閥20使油缸大腔的油回流，油缸18 的活塞桿帶動(dòng)副輾壓輪15后退，直至油缸終位。換向閥處于中位時(shí)，油缸18則被鎖定之。多功能臥式輾環(huán)機(jī)工作機(jī)理如下(I)當(dāng)作普通臥式輾環(huán)機(jī)時(shí)，將兩副輾壓輪后退至非工作位置(或?qū)筛陛殙狠啓C(jī)構(gòu)拆除)，按普通臥式輾環(huán)機(jī)的程序操作，環(huán)坯6套在芯輥5上后，落下芯輥支承架，芯輥油缸17推動(dòng)芯輥5，使環(huán)坯6與原地轉(zhuǎn)動(dòng)的主輾壓輪2接觸，并被摩擦力帶轉(zhuǎn)，兩導(dǎo)向輥7 也與環(huán)件6的外周接觸，以穩(wěn)定輾環(huán)過(guò)程、防止跳動(dòng)，軸向輾壓裝置接近環(huán)件并與環(huán)件6的上、下側(cè)面接觸。輾環(huán)過(guò)程開(kāi)始，當(dāng)環(huán)件6的外徑擴(kuò)大碰到檢測(cè)機(jī)構(gòu)觸頭16時(shí)，芯輥5仃止進(jìn)給，并在后退過(guò)程中松開(kāi)支承架，導(dǎo)向輥和軸向輾壓輥退出，取下環(huán)件6，輾環(huán)工序完成。(2)當(dāng)加工擴(kuò)孔比比較小且形狀復(fù)雜(特別是有深凹槽)的大型環(huán)件，普通臥式輾環(huán)機(jī)對(duì)此無(wú)能為力，此時(shí)，多功能臥式輾環(huán)機(jī)因其兼?zhèn)淞诵D(zhuǎn)反擠壓成形的功能，能方便地成形。其工作過(guò)程如下用兩側(cè)油缸18將左、右兩個(gè)副輾壓輪15送至鍛成品尺寸的工作位置，調(diào)整兩側(cè)的調(diào)整螺桿13，使其與兩側(cè)杠桿14的凸頭11分別接觸而定位。操作時(shí)先操控兩換向閥21，將兩個(gè)副輾壓輪15后退離開(kāi)工作位置后，將熾熱環(huán)坯6套入芯輥5，再借助油缸18推動(dòng)杠桿14使兩個(gè)副輾壓輪15低壓狀態(tài)貼靠在環(huán)坯的外周上起定心作用(原定心機(jī)構(gòu)可不用)，此后再用芯輥油缸17推動(dòng)芯輥5并帶動(dòng)環(huán)坯6，靠向原地轉(zhuǎn)動(dòng)的主輾壓輪2，帶轉(zhuǎn)環(huán)坯6和芯輥5，并對(duì)環(huán)坯6施壓，環(huán)坯6的變形有兩個(gè)階段，第一階段是普通的擴(kuò)孔過(guò)程(此過(guò)程可形成較淺的中凹槽)，當(dāng)環(huán)件6內(nèi)徑擴(kuò)大到鍛件要求尺寸后，芯輥5變?yōu)榈蛪哼M(jìn)給，貼靠在環(huán)件6內(nèi)孔表面而不施壓，兩側(cè)貼靠的副輾壓輪15轉(zhuǎn)變?yōu)閺较蜻M(jìn)給施壓，輾環(huán)過(guò)程進(jìn)入第二階段，此時(shí)環(huán)件6外周中凹槽的三處分別與三個(gè)輾壓輪(2和15)接觸，隨著副輾壓輪15的徑向進(jìn)給，它們構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)反擠壓，擠出較深的中凹槽并形成兩側(cè)的凸緣，當(dāng)環(huán)件6壁厚較厚、徑向剛度較大時(shí)，環(huán)件6可保持園度，因旋轉(zhuǎn)反擠壓只發(fā)生在環(huán)件外部表面上，此階段環(huán)件6的內(nèi)孔無(wú)明顯變化，直至模具型腔充滿(mǎn)，環(huán)件外表面中凹部成形，外徑符合要求為止，旋轉(zhuǎn)反擠壓過(guò)程完成，此時(shí)兩個(gè)副輾壓輪(15)處于進(jìn)給終點(diǎn)位置。 然后，操作兩個(gè)副輾壓輪、芯輥、導(dǎo)向輥及軸向輾壓輥都后退，松開(kāi)芯輥支承架，卸下已成形的環(huán)件即可。只要模具設(shè)計(jì)正確，預(yù)鍛件尺寸和形狀合理，就可順利成形，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有脫模斜度。在輾環(huán)的第二階段，此時(shí)兩側(cè)油缸18的推力應(yīng)與芯輥油缸17的推力相當(dāng)或更大，才能保證旋轉(zhuǎn)反擠壓過(guò)程的完成。如果內(nèi)孔也為較深的非園柱形，則芯輥5應(yīng)做成相應(yīng)形狀，此時(shí)在三個(gè)輾壓輪(2和15)定位并限制環(huán)件外徑擴(kuò)大的情況下，芯輥5再轉(zhuǎn)變?yōu)閺较蜻M(jìn)給施壓，在變形的第三階段使內(nèi)孔較深的非園柱形反擠壓成形。多功能立式輾環(huán)機(jī)成形過(guò)程與多功能臥式輾環(huán)機(jī)是不相同的，前者因主輾壓輪作徑向進(jìn)給而芯輥不動(dòng)，先進(jìn)行擴(kuò)孔過(guò)程，至環(huán)件外周與進(jìn)入定徑位置、且固定不動(dòng)的副輾壓輪接觸后，再進(jìn)入旋轉(zhuǎn)反擠壓階段，直至形變完成，兩個(gè)階段都是由主輾壓輪的進(jìn)給施壓而實(shí)現(xiàn)的。而多功能臥式輾環(huán)機(jī)旋轉(zhuǎn)的主輾壓輪2是不作進(jìn)給施壓運(yùn)動(dòng)的，環(huán)件的擴(kuò)孔過(guò)程及內(nèi)孔非園柱形狀是由芯輥5的徑向進(jìn)給施壓實(shí)現(xiàn)的，而環(huán)件外部的中凹形狀則是由副輾壓輪15的徑向進(jìn)給施壓完成的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)(I)多功能臥式輾環(huán)機(jī)擴(kuò)大了普通臥式輾環(huán)機(jī)的適用范圍，可使復(fù)雜斷面的環(huán)件成形，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用。(2)復(fù)雜斷面的環(huán)件可以熱加工成形，不僅使鍛件重量大為減輕，節(jié)省了材料，并減少了機(jī)加工費(fèi)用，從而顯著降低了零件制造成本，此外還因零件的金屬纖維流向具有仿形性，而提高了零件的機(jī)械性能。(3)新增的部件為可裝可拆的獨(dú)立部件，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠、制造成本低。
四

圖I、多功能臥式輾環(huán)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖(油缸杠桿式)。圖2、多功能臥式輾環(huán)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖(油缸直動(dòng)式)。圖3、多功能臥式輾環(huán)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖(副輾壓輪兼作導(dǎo)向輥式)。圖4、多功能臥式輾環(huán)機(jī)可以成形的各種環(huán)件斷面形狀。a為普通矩形斷面環(huán)件；b、C、d為各類(lèi)復(fù)雜斷面環(huán)件；e、f 為成形后再切為兩件的法蘭型環(huán)件。五、實(shí)施方案下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案多功能臥式輾環(huán)機(jī)保留了普通臥式輾環(huán)機(jī)的床身、主輾壓輪2、芯輥5、導(dǎo)向輥(抱輥)7及定心機(jī)構(gòu)、芯輥支承架(附圖中未表示)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)16和軸向軋制機(jī)構(gòu)(附圖中未表示)等主要結(jié)構(gòu)，定心機(jī)構(gòu)油缸(兩導(dǎo)輪共用一個(gè)或兩側(cè)各一個(gè)分別控制)I借助杠桿3 繞支點(diǎn)4帶動(dòng)兩個(gè)導(dǎo)向輥7接近或離開(kāi)環(huán)件6的外表面，芯輥油缸17推動(dòng)滑塊8和芯輥5， 沿導(dǎo)軌9實(shí)施徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，在芯輥5運(yùn)動(dòng)中心線(xiàn)的兩側(cè)、導(dǎo)向輥7的對(duì)側(cè)，對(duì)稱(chēng)布置兩個(gè)副輾壓輪15，它們由油缸18借助杠桿14推動(dòng)或直接由油缸24推動(dòng)。(I)采用油缸杠桿式方案如圖I所示，兩個(gè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置的杠桿14的叉口上各安放著一個(gè)結(jié)構(gòu)相同的副輾壓輪15,杠桿14的一端與固定在床身上的杠桿鉸軸10相連,另一端和能實(shí)施徑向施壓的耳環(huán)式油缸18的活塞桿相連，油缸18的缸體尾部的耳環(huán)則與床身上鉸軸19相連，油缸18推動(dòng)杠桿14皆同安裝在其上的副輾壓輪15繞杠桿鉸軸10轉(zhuǎn)動(dòng)，以大弧線(xiàn)的軌跡、且以受力較合理的角度進(jìn)入或離開(kāi)工作位置，副輾壓輪15的進(jìn)給終點(diǎn)位置借助杠桿14上的凸塊11及其一側(cè)的固定在床身上的螺母12和調(diào)整螺桿13來(lái)設(shè)定或調(diào)整。(2)采用油缸直接推動(dòng)方案如圖2所示，兩個(gè)對(duì)稱(chēng)布置的副輾壓輪15分別安裝在缸體移動(dòng)式油缸(即活塞不動(dòng))24的油缸體伸出部上，當(dāng)油缸24大腔進(jìn)油時(shí)，缸體連同其上的副輾壓輪15沿導(dǎo)軌25運(yùn)動(dòng)，一同靠近環(huán)件6，小腔進(jìn)油時(shí)則離開(kāi)環(huán)件6，副輾壓輪15 的進(jìn)給終點(diǎn)位置借助擋塊23、螺母12和調(diào)整螺釘13耒設(shè)定和調(diào)整。上述兩方案的壓力油22耒自該機(jī)的液壓泵站，操控油缸18(或24)運(yùn)動(dòng)的三位四通換向閥21的一個(gè)出口通過(guò)液控單向閥20與油缸18(或24)的大腔相通，另一個(gè)出口通到油缸18(或24)的小腔并與液控單向閥20的控制口相連。操控?fù)Q向閥21，壓力油正向頂開(kāi)液控單向閥20進(jìn)入油缸18 (或24)的大腔，活塞桿將副輾壓輪15推到杠桿14的凸塊 11 (或擋塊23)觸到調(diào)整螺桿13時(shí)為止，換向閥21換向后，壓力油通到油缸18 (或24)的小腔且同時(shí)到達(dá)液控單向閥20的控制口，打開(kāi)液控單向閥20使油缸18 (或24)大腔的油回流，油缸18 (或24)的活塞桿帶動(dòng)副輾壓輪15后退至終位，換向閥21處于中位，油缸18 則被鎖定之。(3)副輾壓輪兼作導(dǎo)向輪的方案如圖3所示，它是將導(dǎo)向輥和定心機(jī)構(gòu)佈置到主輾壓輪2的對(duì)側(cè)，并將油缸27 (兩副輾壓輪共用一個(gè)或一側(cè)各一個(gè)分別控制)、連桿28和杠桿14都加以增強(qiáng)，使其能施加足夠的徑向力，并使強(qiáng)有力的副輾壓輪機(jī)構(gòu)兼作導(dǎo)向輥并起定心作用。輾環(huán)開(kāi)始時(shí)，油缸27在液壓隨動(dòng)系統(tǒng)26的控制下，兩個(gè)副輾壓輪15借助連桿 28和杠桿14 (繞鉸軸10轉(zhuǎn)動(dòng))，靠貼在環(huán)坯6的外周上，在芯輥5徑向進(jìn)給施壓的第一階段隨著環(huán)件6外徑擴(kuò)大，油缸27在隨動(dòng)機(jī)構(gòu)26控制下后退，使兩副輾壓輪15穩(wěn)穩(wěn)抱住環(huán)件6邊轉(zhuǎn)邊退，起著定心和導(dǎo)向的作用，當(dāng)環(huán)件內(nèi)徑擴(kuò)大到要求尺寸時(shí)，芯輥5轉(zhuǎn)為低壓貼靠在環(huán)件6的內(nèi)孔上，液壓控制系統(tǒng)26令油缸27的大腔高壓進(jìn)油，兩個(gè)副輾壓輪15轉(zhuǎn)為徑向進(jìn)給施壓，它們與主輾壓輪2形成三點(diǎn)旋轉(zhuǎn)反擠壓，使該部表層金屬被旋轉(zhuǎn)反擠壓流向模具的型腔而逐步成形，當(dāng)凸緣外徑觸到檢測(cè)機(jī)構(gòu)16時(shí)，輾環(huán)程序完成，退出芯輥和副輾壓輪等，吊走環(huán)件。本發(fā)明多功能臥式輾環(huán)機(jī)適用于不同輾壓比的各類(lèi)環(huán)件，特別是斷面形狀復(fù)雜的大型特種環(huán)件，如圖4所示。該技術(shù)不僅顯著地降低了原材料的耗損(達(dá)20%以上)、節(jié)省了機(jī)加工費(fèi)用，而且還因鍛造纖維流線(xiàn)呈仿形性而提高了零件的機(jī)械性能。該機(jī)可一機(jī)多用、且環(huán)件尺寸范圍變化大，從而擴(kuò)大了輾環(huán)機(jī)的適用范圍，提高了輾環(huán)機(jī)的工作效率。多功能臥式輾環(huán)機(jī)新增部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、性能可靠壽命長(zhǎng)。這種新機(jī)型不僅可用于新造，從而成為當(dāng)前廣泛使用的各種規(guī)格、型號(hào)的臥式輾環(huán)機(jī)的一種新機(jī)型，而且可以方便地對(duì)現(xiàn)有的臥式輾環(huán)機(jī)進(jìn)行加裝改造，使其升級(jí)更新為多功能臥式輾環(huán)機(jī)。
權(quán)利要求
1.多功能臥式輾環(huán)機(jī)，保留了普通臥式輾環(huán)機(jī)的床身、主輾壓輪、芯輥、導(dǎo)向輥及定心機(jī)構(gòu)、芯輥支承架、檢測(cè)機(jī)構(gòu)和軸向軋制機(jī)構(gòu)等主要結(jié)構(gòu)，其特征是在放置環(huán)件(6)的工作臺(tái)面上、芯輥(5)運(yùn)動(dòng)中心線(xiàn)的兩側(cè)、導(dǎo)向輥(7)的對(duì)側(cè)，增設(shè)了對(duì)稱(chēng)布置的兩個(gè)副輾壓輪(15)，它們由油缸(18)借助杠桿(14)推動(dòng)或直接由油缸(24)推動(dòng)。
2.按權(quán)利要求I所述的多功能臥式輾環(huán)機(jī)，其特征是采用副輾壓輪兼作導(dǎo)向輥的方案，將導(dǎo)向輥和定心機(jī)構(gòu)佈置到主輾壓輪(2)的對(duì)側(cè)，并將油缸(27)、連桿(28)和杠桿(14)都加以增強(qiáng)，使其能施加足夠的徑向力，并使強(qiáng)有力的副輾壓輪機(jī)構(gòu)兼作導(dǎo)向輥并起定心作用。
全文摘要
多功能臥式輾環(huán)機(jī)保留了普通臥式輾環(huán)機(jī)的床身、主輾壓輪、芯輥、導(dǎo)向輥及定心機(jī)構(gòu)、芯輥支承架、檢測(cè)機(jī)構(gòu)和軸向軋制機(jī)構(gòu)等主要結(jié)構(gòu)，在芯輥運(yùn)動(dòng)中心線(xiàn)的兩側(cè)、導(dǎo)向輥的對(duì)側(cè)，對(duì)稱(chēng)布置兩個(gè)副輾壓輪，它們由油缸借助杠桿推動(dòng)或直接由油缸拖動(dòng)它們?cè)谝欢ǖ能壽E上沿工件的徑向進(jìn)給施壓，設(shè)備調(diào)整簡(jiǎn)便迅速，除了具備普通臥式輾環(huán)機(jī)的全部功能外，還適用于生產(chǎn)輾擴(kuò)比大小不同且形狀復(fù)雜的大型環(huán)件，擴(kuò)大了普通臥式輾環(huán)機(jī)的應(yīng)用范圍，新增部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、性能可靠壽命長(zhǎng)。它不僅可用于新造，而且也可對(duì)現(xiàn)行使用的臥式輾環(huán)機(jī)進(jìn)行加裝改造。
文檔編號(hào)B21H1/06GK102527890SQ201210020568
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者華林, 江紹成, 錢(qián)東升 申請(qǐng)人:華林, 江紹成, 錢(qián)東升