專利名稱：一種難成形半掛車車軸軸頭軋制成形裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼管熱縮徑成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種整體式空心半掛車車軸軸頭的軋制成形裝置和方法。
背景技術(shù)：
目前，半掛車車軸普遍的是由無縫鋼管制造的整體空心車軸。車軸兩端一般通過橫軋或擠壓成形。對(duì)復(fù)雜、難成形軸頭成形時(shí)，由于軸坯端部的縮徑量或增厚量較大，一般需要通過二次軋制或多次擠壓成形。半掛車車軸橫軋成形一般采用類似專利200920237583.4所述的裝置，四個(gè)軋輥在管還圓周方向?qū)ΨQ分布，軋棍軸向?qū)R，四個(gè)軋棍之間的空間構(gòu)成軋棍型腔。軸還端部加熱到軋制溫度后，由軸坯旋轉(zhuǎn)箱內(nèi)的裝置夾持并驅(qū)動(dòng)軸坯旋轉(zhuǎn)，液壓缸推動(dòng)軋輥箱向軸坯移動(dòng)，軸坯端部進(jìn)入軋輥型腔后，軸坯帶動(dòng)軋輥旋轉(zhuǎn)，軸坯端部在軋輥型面作用下發(fā)生縮徑變形。軋制時(shí)，軸坯前端到達(dá)軋輥輥身型面上的臺(tái)階處時(shí)，軸坯徑向顯著聚料，推軋負(fù)荷急劇增加。在難成形軸頭(軸頭縮徑增厚量大)軋制時(shí)，當(dāng)推軋負(fù)荷增加到一定程度后，軋輥型腔外的軸坯未成型段的平均軸向應(yīng)力達(dá)到或超過軸坯的屈服極限，這樣，軸坯在進(jìn)入軋輥型腔前即已發(fā)生屈服，軸坯的內(nèi)、外徑增加，并產(chǎn)生明顯失穩(wěn)變形，軋制后軸體形狀和尺寸不合要求。若推軋載荷過大，則導(dǎo)致軋輥型腔外的變形過大，甚至使得軋制無法正常完成。因此，軸端軋制工藝設(shè)計(jì)時(shí)，一般需將總變形量分配到兩次軋制中，兩次軋制間需要二次加熱。兩次軋制不僅需要增加一套軋輥和二次加熱的能源消耗，還顯著減小軋機(jī)產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針 對(duì)半掛車車軸端部軋制成形現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種可以減小推軋負(fù)荷并使得難成形軸頭得以一次軋制成形的裝置和方法。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明提供的一種難成形半掛車車軸軸頭軋制成形裝置，包括一個(gè)軋輥箱和一個(gè)軸坯旋轉(zhuǎn)機(jī)箱，所述軋輥箱內(nèi)設(shè)置四個(gè)軋輥，其在管坯圓周方向?qū)ΨQ分布，軋輥軸向?qū)R，四個(gè)軋輥之間的空間構(gòu)成軋輥型腔，其特征在于，在所述軋輥兩端安裝可軸向移動(dòng)的軸承，每個(gè)軋輥的非進(jìn)料端設(shè)置對(duì)稱分布的兩個(gè)液壓機(jī)構(gòu)，通過液壓機(jī)構(gòu)可對(duì)軋輥軸向位置進(jìn)行調(diào)整，所述液壓機(jī)構(gòu)由液壓缸、活塞桿、液壓缸的底座以及液壓管構(gòu)成，在軋輥軸端固定一個(gè)凸臺(tái)，液壓缸的底座固定連接在軸承座上，活塞桿的一端固定在凸臺(tái)上，液壓缸通過液壓管與液壓站連接。本發(fā)明提供的一種難成形半掛車車軸軸頭軋制成形方法，在軋制過程中，通過軋輥軸向位置的調(diào)整，減少軋輥型腔中的變形區(qū)數(shù)目，降低推軋負(fù)荷，避免難成形車軸軋制時(shí)軋輥型腔以外的軸坯應(yīng)力超過屈服應(yīng)力而發(fā)生失穩(wěn)變形，從而可以對(duì)難成形軸頭進(jìn)行一次軋制成形，其具體步驟如下:a、將四個(gè)軋輥軸向?qū)R后開始軋制；
b、在軸坯前端到達(dá)軋輥輥身型面上的臺(tái)階處(聚料量大)時(shí)，根據(jù)推軋負(fù)荷情況，通過液壓調(diào)整機(jī)構(gòu)，將廣3個(gè)軋輥遠(yuǎn)離軸坯軸向移動(dòng)(向后移動(dòng))，向后移動(dòng)的軋輥對(duì)軸坯前端縮徑變形不起直接作用，只通過其圓柱段扶持軸坯穩(wěn)定軋制變形；
C、未移動(dòng)的軋輥的型面對(duì)軸坯端部進(jìn)行縮徑變形。該方法的核心是將現(xiàn)有的軋制工藝基礎(chǔ)之上，通過調(diào)整軋制時(shí)軋輥軸向位置，減少軋輥型腔中變形區(qū)數(shù)量，實(shí)現(xiàn)減小推軋負(fù)荷，避免軋輥型腔外管坯金屬塑性失穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)難成形軸頭一次軋制成形的目的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:
1、車軸端部軋制工藝更為靈活，通過在線調(diào)整軋輥軸向位置可對(duì)難成形軸頭一次軋制成形，具有顯著的技術(shù)進(jìn)步；
2、該發(fā)明不但可以進(jìn)行一般軸頭的成形，還可實(shí)現(xiàn)難成形軸頭的一次軋制成形，避免二次軋制引起的成本提高，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中A部分的放大圖。圖中:1、軋輥箱；2、軸坯旋轉(zhuǎn)機(jī)箱；3、軋輥；4、液壓機(jī)構(gòu)；4a、液壓缸；4b、活塞桿；4c、液壓缸的底座；4d、液壓管；5、軸坯；6、液壓缸；7、軋輥型腔；8、軸承；9、軸承座；10、凸臺(tái)；11、軋棍軸。·
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。如圖1所示，車軸端部軋制裝置主要包括一個(gè)軋輥箱I (內(nèi)含軸坯周向?qū)ΨQ布置的四個(gè)軋輥3)和一個(gè)軸坯旋轉(zhuǎn)機(jī)箱2 (夾持并驅(qū)動(dòng)軸坯5旋轉(zhuǎn))。每個(gè)軋輥3的非進(jìn)料端設(shè)置對(duì)稱分布的兩個(gè)液壓機(jī)構(gòu)4，通過液壓機(jī)構(gòu)4可對(duì)軋輥軸向位置進(jìn)行調(diào)整。在現(xiàn)有的半掛車車軸軸頭軋制裝備基礎(chǔ)上，對(duì)每個(gè)軋輥增加軸向調(diào)整裝置。如圖2所示，每個(gè)軋輥兩端安裝可軸向移動(dòng)的軸承8，軋輥的軸向移動(dòng)通過液壓機(jī)構(gòu)4實(shí)現(xiàn)。液壓機(jī)構(gòu)4由液壓缸4a、活塞桿4b、液壓缸的底座4c以及液壓管4d構(gòu)成,為便于液壓機(jī)構(gòu)4的安裝，在軋輥軸11端部固定一凸臺(tái)10，液壓缸的底座4c固定連接在軸承座9上，活塞桿4b的一端固定在凸臺(tái)10上，液壓缸通過液壓管4d與液壓站連接。通過對(duì)液壓缸4a內(nèi)沖入或放出液壓油，使活塞桿4b伸出或收縮，當(dāng)活塞桿4b伸出時(shí)，由于軋輥箱I固定，則軋輥遠(yuǎn)離軸坯5方向移動(dòng)；當(dāng)活塞桿4b收縮時(shí)，軋輥則向相反的方向軸向移動(dòng)。以下結(jié)合具體軋制流程對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。軸坯5端部加熱到軋制溫度后，送到旋轉(zhuǎn)機(jī)箱2中，使軸坯5就位并夾緊，驅(qū)動(dòng)軸坯5旋轉(zhuǎn)；軋輥箱I在液壓缸6推動(dòng)下向軸坯5移動(dòng)，軸坯5前端進(jìn)入軋輥型腔7，軋輥3在摩擦力的作用下由軸坯5驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，軸坯5前端軋制變形。軋制后，軋輥型面將復(fù)制到軸坯5端部，并實(shí)現(xiàn)縮徑增厚的目的。對(duì)于一般半掛車軸頭成形時(shí)，軋制開始前，通過液壓調(diào)整機(jī)構(gòu)將4個(gè)軋輥軸向?qū)R，軋制過程中不需調(diào)整軋輥軸向位置。在難成形軸頭軋制時(shí)，通過軋輥端部的液壓機(jī)構(gòu)作用調(diào)整軋輥軸向位置。軋制時(shí)軋輥調(diào)整方向是使軋輥遠(yuǎn)離軸坯移動(dòng)，移動(dòng)后的軋輥上的錐面或臺(tái)階對(duì)軸端變形不起作用，僅靠其圓柱段對(duì)軸坯旋轉(zhuǎn)進(jìn)行扶持，保證軋制穩(wěn)定。這樣，變形時(shí)只有最靠前(進(jìn)料側(cè))的軋輥型面對(duì)軸坯前端進(jìn)行縮徑成形，變形區(qū)的數(shù)目取決于最靠前布置的軋輥數(shù)目。軋制時(shí)根據(jù)需要，合理調(diào)整軋輥位移量。隨著軸坯前端成形難度的提高，需要移動(dòng)的軋輥數(shù)目增力口，最多移動(dòng)3個(gè)軋輥，保留I個(gè)軋輥的型面對(duì)軸坯端部進(jìn)行變形。隨著軋輥型腔中變形區(qū)數(shù)目的減小，推軋負(fù)荷減小，軋輥型腔外的軸坯中的軸向應(yīng)力降低，保證其應(yīng)力值大小低于屈服應(yīng)力是軸坯前端軋制成形的前提條件。如果軋輥軸向位置只能離線調(diào)整的話，則在軋制初始階段，軸坯頭部不能同時(shí)與所有軋輥接觸，由于頭部約束不穩(wěn)定而產(chǎn)生較大幅度的擺動(dòng)，不利于軸坯前端圓周方向的均勻變形。為此，本發(fā)明提出一種可在線進(jìn)行軋輥軸向位置調(diào)整的裝置，其技術(shù)關(guān)鍵在于，軋輥兩端裝有可軸向移動(dòng)的軸承，并且在非進(jìn)料側(cè)軸端安裝液壓機(jī)構(gòu)，液壓機(jī)構(gòu)一端安裝在軸承座上，另一端安裝在與軋輥軸固定連接的凸臺(tái)上。通過該裝置使得軸坯端部達(dá)軋輥型面較大臺(tái)階、推軋負(fù)荷急劇升高時(shí)，可在線調(diào)整軋輥的軸向位置，減小推軋負(fù)荷，防止軋輥型腔外的空心軸坯應(yīng)力過大而產(chǎn)生的失穩(wěn)變形，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)難成形軸頭的一次軋制成形。本說明書示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu) 方式及實(shí)施例，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種難成形半掛車車軸軸頭軋制成形裝置，包括一個(gè)軋輥箱(I)和一個(gè)軸坯旋轉(zhuǎn)機(jī)箱(2)，所述軋輥箱(I)內(nèi)設(shè)置四個(gè)軋輥(3)，其在管坯圓周方向?qū)ΨQ分布，軋輥(3)軸向?qū)R，四個(gè)軋輥(3)之間的空間構(gòu)成軋輥型腔(7)，其特征在于，在所述軋輥(3)兩端安裝可軸向移動(dòng)的軸承(8)，每個(gè)軋輥(3)的非進(jìn)料端設(shè)置對(duì)稱分布的兩個(gè)液壓機(jī)構(gòu)(4)，通過液壓機(jī)構(gòu)(4)可對(duì)軋輥(3)軸向位置進(jìn)行調(diào)整，所述液壓機(jī)構(gòu)(4)由液壓缸(4a)、活塞桿(4b)、液壓缸的底座(4c)以及液壓管(4d)構(gòu)成，在軋輥軸(11)端固定一個(gè)凸臺(tái)(10)，液壓缸的底座(4c )固定連接在軸承座(9 )上，活塞桿(4b )的一端固定在凸臺(tái)(10 )上，液壓缸(4a)通過液壓管(4d)與液壓站連接。
2.一種難成形半掛車車軸軸頭軋制成形方法，其特征在于，在軋制過程中，通過軋輥軸向位置的調(diào)整，減少軋輥型腔中的變形區(qū)數(shù)目，降低推軋負(fù)荷，避免難成形車軸軋制時(shí)軋輥型腔以外的軸坯應(yīng)力超過屈服應(yīng)力而發(fā)生失穩(wěn)變形，從而可以對(duì)難成形軸頭進(jìn)行一次軋制成形，其具體步驟如下 a、將四個(gè)軋輥軸向?qū)R后開始軋制； b、在軸坯前端到達(dá)軋輥輥身型面上的臺(tái)階處時(shí)，根據(jù)推軋負(fù)荷情況，通過液壓調(diào)整機(jī)構(gòu)，將f 3個(gè)軋輥遠(yuǎn)離軸坯軸向移動(dòng)，上述移動(dòng)的軋輥對(duì)軸坯前端縮徑變形不起直接作用，只通過其圓柱段扶持軸坯穩(wěn)定軋制變形； C、未移動(dòng)的軋輥的型面對(duì)軸坯端部進(jìn)行縮徑變形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種難成形半掛車車軸軸頭的軋制成形裝置和方法，屬于鋼管熱縮徑成形技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，通過軋制時(shí)調(diào)整軋輥軸向位置，減少軋輥型腔中的變形區(qū)數(shù)目，降低推軋負(fù)荷，防止軋輥型腔外的空心軸坯應(yīng)力過大而產(chǎn)生的失穩(wěn)變形，從而可以對(duì)難成形軸頭進(jìn)行一次軋制成形。在線調(diào)整軋輥軸向位置的關(guān)鍵在于，軋輥兩端裝有可軸向移動(dòng)的軸承，并且在非進(jìn)料側(cè)軸端安裝液壓機(jī)構(gòu)，液壓機(jī)構(gòu)一端安裝在軸承座上，另一端安裝在與軋輥軸固定連接的凸臺(tái)上。該發(fā)明不但可以進(jìn)行一般軸頭的成形，還可實(shí)現(xiàn)難成形軸頭的一次軋制成形，從而避免了二次軋制引起的成本提高。
文檔編號(hào)B21H1/00GK103252433SQ20131020276
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月28日
發(fā)明者沈曉輝, 閆軍, 章靜, 曹杰, 王會(huì)廷 申請(qǐng)人:安徽工業(yè)大學(xué)