一种确定环件径轴向轧制毛坯尺寸的方法

摘要

一种确定环件径轴向轧制毛坯尺寸的方法，首先确定毛坯尺寸计算公式和轧比k及径轴向变形量分配比tanα取值范围，获取环锻件的外径Df、内径df、高度hf和壁厚bf及芯辊直径dm；确定环件径轴向轧制的变形模式。根据获取的环锻件和芯辊尺寸及确定的变形模式，计算确定轧比k和径轴向变形量分配比tanα的取值范围；根据确定的取值范围和变形模式选取轧比k和相应的径轴向变形量分配比tanα的值，计算相应变形模式下的毛坯壁厚b0，最终获得相应变形模式下的毛坯高度h0、外径D0和内径d0。本发明对于某一环锻件轧制，能够设计一系列不同轧比k和径轴向变形量分配比tanα的毛坯，提高了环件径轴向轧制毛坯的设计效率和产品性能，缩短了生产周期，降低了成本，为研究包括毛坯在内的轧制过程优化设计提供了重要方法和基础。

主权项

一种确定环件径轴向轧制毛坯尺寸的方法，其特征在于，所述的确定环件径轴向轧制毛坯尺寸的方法包括以下步骤，并且在各公式中，系数u＝(Df‑bf)/k‑dm；k为轧比；tanα为径轴向变形量分配比；Df、df、hf和bf分别为最终环锻件的外径、内径、高度和壁厚；D0、d0、h0和b0分别为毛坯的外径、内径、高度和壁厚；dm为芯辊的直径；并且所述的径轴向变形量分配比tanα表示为：tanα＝(h0‑hf)/(b0‑bf)    (1)所述的轧比k为变形前后截面面积之比，如式(2)所示：k＝b0h0/bfhf                (2)步骤一，确定毛坯尺寸计算公式，毛坯尺寸包括环坯的外径D0、内径d0、高度h0、壁厚b0；I、对于壁厚减薄、高度减小、直径扩大的变形模式，确定毛坯各尺寸的计算公式如下：毛坯壁厚b0由式(6)确定： b 0 = ( b f tan α - h f ) + ( b f tan α - h f ) 2 + 4 k b f h f tan α 2 tan α - - - ( 6 ) 毛坯高度h0由式(12)确定：h0＝kbfhf/b0               (12)毛坯外径D0由式(14)确定：D0＝(Df‑bf)bfhf/h0b0+b0    (14)毛坯内径d0由式(15)确定：d0＝(Df‑bf)bfhf/h0b0‑b0    (15)II、对于壁厚减薄、高度不变、直径扩大的变形模式，确定毛坯各尺寸的计算公式如下：毛坯壁厚b0由式(11)确定：b0＝kbf                    (11)毛坯高度h0由式(12)确定：h0＝kbfhf/b0               (12)毛坯外径D0由式(14)确定：D0＝(Df‑bf)bfhf/h0b0+b0    (14)毛坯内径d0由式(15)确定：d0＝(Df‑bf)bfhf/h0b0‑b0    (15)III、对于壁厚减薄、高度增大、直径扩大的变形模式，确定毛坯各尺寸的计算公式如下：毛坯壁厚b0由式(5)确定： b 0 = ( b f tan α - h f ) ± ( b f tan α - h f ) 2 + 4 k b f h f tan α 2 tan α - - - ( 5 ) 毛坯高度h0由式(12)确定：h0＝kbfhf/b0               (12)毛坯外径D0由式(14)确定：D0(Df‑bf)bfhf/h0b0+b0      (14)毛坯内径d0由式(15)确定：d0＝(Df‑bf)bfhf/h0b0‑b0    (15)步骤二，确定轧比k及径轴向变形量分配比tanα取值范围计算公式；I、对于壁厚减薄、高度减小、直径扩大的变形模式，由得到的式(23)确定轧比k的取值范围，在该范围内选取某一k值，再由得到的式(29)确定tanα的取值范围；1＜k＜(Df‑bf)/(bf+dm)      (23) tan α > { 0 , - 2 ( 2 u - b f ) h f + 2 b f h f - 4 k b f h f ( 2 u - b f ) 2 - b f 2 } max - - - ( 29 ) II、对于壁厚减薄、高度不变、直径扩大的变形模式，由得到的式(21)确定轧比k的取值范围，tanα的取值为0； 1 < k < - d m + d m 2 + 4 b f ( D f - b f ) 2 b f - - - ( 21 ) III、对于壁厚减薄、高度增大、直径扩大的变形模式，b0有两个实根，分别为： b 01 = ( b f tan α - h f ) + ( b f tan α - h f ) 2 + 4 k b f h f tan α 2 tan α , b 02 = ( b f tan α - h f ) - ( b f tan α - h f ) 2 + 4 k b f h f tan α 2 tan α . 当b0取b01时，由得到的式(21)确定轧比k的取值范围，在该范围内选取某一k值，再由得到的式(30)确定tanα的取值范围；当b0取b02时，根据盛金定理，由得到的式(24)并结合k＞1确定轧比k的取值范围，在该范围内选取某一k值，再由得到的式(33)确定tanα的取值范围； - 2 ( 2 u - b f ) h f + 2 b f h f - 4 k b f h f ( 2 u - b f ) 2 - b f 2 < tan α < 0 - - - ( 30 ) (2dmbf+bf2)k3+[dm2‑2bf(Df‑bf)]k2‑2dm(Df‑bf)k+(Df‑bf)2≥0    (24) [ ( 1 - 2 k ) + 2 k 2 - k ] h f b f < tan α < - 2 ( 2 u - b f ) h f + 2 b f h f - 4 k b f h f ( 2 u - b f ) 2 - b f 2 - - - ( 33 ) 步骤三，获取最终环锻件的外径Df、内径df、高度hf和壁厚bf，以及芯辊的直径dm；确定环件径轴向轧制的变形模式；步骤四，根据获取的最终环锻件的外径Df、内径df、高度hf、壁厚bf、芯辊的直径dm及确定的变形模式，计算确定轧比k和径轴向变形量分配比tanα的取值范围：I、对于壁厚减薄、高度减小、直径扩大的变形模式，由得到的式(23)确定轧比k的取值范围，在该范围内选取某一k值，再由公式(29)确定tanα的取值范围；II、对于壁厚减薄、高度不变、直径扩大的变形模式，由得到的式(21)确定轧比k的取值范围，tanα的取值为0；III、对于壁厚减薄、高度增大、直径扩大的变形模式，当b0取b01时，由得到的式(21)确定轧比k的取值范围，在该范围内选取某一k值，再由得到的式(30)确定tanα的取值范围；当b0取b02时，根据盛金定理，由得到的式(24)并结合k＞1确定轧比k的取值范围，在该范围内选取某一k值，再由得到的式(33)确定tanα的取值范围。步骤五，根据确定的相应变形模式下的轧比k和径轴向变形量分配比tanα的取值范围，选取轧比k和相应的径轴向变形量分配比tanα的值。步骤六，根据选取的相应变形模式下的轧比k和径轴向变形量分配比tanα的值，计算相应变形模式下的毛坯壁厚b0：I、对于壁厚减薄、高度减小、直径扩大的变形模式，由得到的式(6)计算确定毛坯的壁厚b0；II、对于壁厚减薄、高度不变、直径扩大的变形模式，由得到的式(11)计算确定毛坯的壁厚b0；III、对于壁厚减薄、高度增大、直径扩大的变形模式，由得到的式(5)计算确定毛坯的壁厚b0；步骤七，根据选取的相应变形模式下的轧比k值及计算的相应变形模式下的毛坯壁厚b0值，代入得到的式(12)，计算相应变形模式下的毛坯高度h0，进而由得到的式(14)和(15)，计算相应变形模式下毛坯的外径D0和内径d0。