一种钛合金C型截面锥度环件轧制的坯料设计方法技术

本发明专利技术公开了一种钛合金C型截面锥度环件轧制的坯料设计方法，包括：按照锥形坯料设计坯料，确定为坯料两端直段高度、总高度分别与环件台阶高度、总高度相等，确定锥形坯料小孔端面壁厚，确定锥形坯料小孔内径以及外径，确定锥形坯料大端最终的内径和外径尺寸，建立数学模型，将各个已知尺寸代入等式，可得到顶点A的横坐标x，即确定了预成形坯所有尺寸。本发明专利技术基于上述方法，在传统锥形坯料外圆的某高度处设计一个方向相反的锥度，能够保证轧制出的环件截面轮廓完整，尺寸精度满足要求，由于免去了后序复杂的机加工处理，大大提高了材料利用率，节约了成本，同时避免了机加工对环件内部流线的破坏。

Blank design method for titanium alloy type C section taper ring piece rolling

Including the blank design method, the invention discloses a titanium alloy C section taper ring rolling: according to the design of the conical blank blank, identified as blank at both ends of the straight segment height, total height and ring step height, total height equal to determine the end of the hole, the conical blank wall thickness, hole diameter and the outer diameter of the conical blank determination sure, the final end of the conical blank inside and outside dimensions, the establishment of mathematical model, each known size can be substituted into the equation, vertex A abscissa x, which determines the preforms of all sizes. The invention is based on the above method, the design of a taper in the opposite direction in a highly traditional conical blank outer circle, can guarantee the ring rolling contour integrity, dimensional accuracy to meet the requirements, because the machine processing eliminates the order of complexity, greatly improves the material utilization, cost savings, and avoid the failure of machining on the ring of the internal flow line.

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金C型截面锥度环件轧制的坯料设计方法
本专利技术涉及环件轧制成形加工
，特别是涉及一种钛合金C型截面锥度环件轧制的坯料设计方法。
技术介绍
环件轧制是利用环件轧制设备，在多个轧辊共同作用下使环坯壁厚逐渐减小、直径逐渐长大、截面轮廓逐渐形成的连续局部塑性成形技术，具有生产成本低、环件力学性能优良、精度高、生产效率高、产品范围广等优点。在国内，由于生产技术的限制，对于异形截面环件，常常采用加工余量较大、截面相对简化的锻件设计，以保证最终零件尺寸的完整性，再经过后续机加工等处理达到最终工件尺寸，这样就大大减小了材料的利用率。对于钛合金C型截面锥度环件，若采用简单的锥形环坯进行轧制，台阶处体积分布显然不够，要使坯料沿轴向流动来填充台阶是非常困难的，同时在锥度的作用下，坯料轧制时产生轴向攀升，更加不利于下端台阶的填充，造成废品的产生；若采用简单截面环坯，需后序复杂的机加工处理，大大降低了材料的利用率，且机加工会破坏环件内部的流线，同时，也浪费了时间；若采用多道次轧制，需要设计多套模具，大大提高了生产成本。因此，市场上急需一种钛合金C型截面锥度环件轧制的坯料设计方法，使得C型截面锥度环件的轮廓能够完整成形，在提高材料利用率的情况下也保留了锻件本身的流线。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种钛合金C型截面锥度环件轧制的坯料设计方法，以解决上述现有技术存在的问题，使C型截面锥度环件的轮廓能够完整成形，在提高材料利用率的情况下也保留了锻件本身的流线。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种钛合金C型截面锥度环件轧制的坯料设计方法，包括：步骤一，按照锥形坯料设计坯料，确定为坯料两端直段高度、总高度分别与环件台阶高度、总高度相等；步骤二，根据轧比和环件小孔平均直径确定锥形坯料小孔平均直径；步骤三，根据环件与锥形坯料小端体积相等，确定锥形坯料小孔端面壁厚；步骤四，根据锥形坯料小孔平均直径以及锥形坯料小孔端面壁厚，确定锥形坯料小孔内径以及外径；步骤五，根据锥形坯料大端和环件大端体积相等的原则，确定锥形坯料的大孔内径和外径，并根据锥形坯料和环件总体积相等进行修正，得到锥形坯料大端最终的内径和外径尺寸；步骤六，以锥形坯料为基准，设计坯料内侧直径与锥形坯料保持一致，仅对外侧轮廓线进行调整来重新分配轴向体积，确定坯料两端直径高度与环件台阶高度保持相等，确定坯料上下两端壁厚大于标准锥形环件坯料两端壁厚，确定锥角与两端直段距离在30cm以上；步骤七，以小端圆心为原点，小端半径为x轴，轴线为y轴，建立平面直角坐标系，选定A点的纵坐标y＝HAb，将坯料分段计算，设外轮廓各段的线函数分别为fy1、fy2、fy3，内轮廓各段的线函数分别为gy1、gy2、gy3，据体积不变原理有：其中，Htb表示小端外径直段高度，Hsb表示小端内径直段高度，HAb表示A点的纵坐标，Hb表示坯料总高度，Hlb表示大端外径直段高度，VRing表示环件体积；将各个已知尺寸代入上述等式，可得到顶点A的横坐标x,,即确定了预成形坯所有尺寸。优选地，所述步骤三中，小孔端面壁厚为：其中，dsm0表示锥形坯料小端平均直径，ts0表示小孔端面壁厚，HS0表示锥形坯料小端直段高度，Dsw表示成形后环件小端外直径，ds表示成形后环件小端内直径，Ds表示成形后环件小端平均直径，Ht表示环件小端凸台高度，Hs表示环件小端总高度，Hs0表示锥形坯料小端直段高度。本专利技术相对于现有技术，产生了以下技术效果：本专利技术通过对钛合金C型截面锥度环件轧制的坯料进行重新设计，在传统锥形坯料外圆的某高度处设计一个方向相反的锥度，能够保证轧制出的环件截面轮廓完整，尺寸精度满足要求，由于免去了后序复杂的机加工处理，大大提高了材料利用率，节约了成本，同时避免了机加工对环件内部流线的破坏。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中一种钛合金C型截面锥度环件轧制的坯料设计方法的流程图；图2为本专利技术实施例中C型截面锥度环件结构示意图；图3为本专利技术实施例中锥形坯料截面示意图；图4为本专利技术实施例中设计坯料截面示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种钛合金C型截面锥度环件轧制的坯料设计方法，以解决现有技术存在的问题，使C型截面锥度环件的轮廓能够完整成形，在提高材料利用率的情况下也保留了锻件本身的流线。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术提供一种钛合金C型截面锥度环件轧制的坯料设计方法，包括，步骤一，按照锥形坯料设计坯料，确定为坯料两端直段高度、总高度分别与环件台阶高度、总高度相等，则Hl0＝HlHs0＝HsH0＝H其中：Hl表示环件大端直段高度，Hs表示环件小端直段高度，H表示环件总高度；Hl0表示锥形坯料大端直段高度，Hs0表示锥形坯料小端直段高度，H0表示锥形坯料总高度。步骤二，根据轧比k和环件小孔平均直径确定锥形坯料小孔平均直径，则其中：Dsm表示环件小端平均直径；dsm0表示锥形坯小端平均直径；步骤三，根据环件与锥形坯料小端体积相等，确定锥形坯料小孔端面壁厚ts0，则Vs0＝Vs其中：Vs—环件小端体积；Vs0—锥形坯小端体积；其中:Hs表示环件小端总高度；Ht表示环件小端凸台高度；Hs0表示锥形坯小端直段高度。步骤四，根据锥形坯料小孔平均直径以及锥形坯料小孔端面壁厚，确定锥形坯料小孔内径以及外径，则ds0＝dsm0-ts0Ds0＝dsm0+ts0其中，ds0、Ds0分别为锥形坯料小孔端内径和外径。锥形坯料和环件中部锥度保持一致：θ0＝θ其中:θ0表示锥形半锥角；θ表示环件半锥角。步骤五，根据锥形坯料大端和环件大端体积相等的原则，确定锥形坯料的大孔内径和外径，并根据锥形坯料和环件总体积相等进行修正，得到锥形坯料大端最终的内径dl0和外径尺寸Dl0；步骤六，以锥形坯料为基准，设计坯料内侧直径与锥形坯料保持一致，仅对外侧轮廓线进行调整来重新分配轴向体积，确定坯料两端直径高度与环件台阶高度保持相等，确定坯料上下两端壁厚大于标准锥形环件坯料两端壁厚，确定锥角与两端直段距离在30cm以上；步骤七，以小端圆心为原点，小端半径为x轴，轴线为y轴，建立平面直角坐标系，选定A点的纵坐标y＝HAb，将坯料分段计算，设外轮廓各段的线函数分别为fy1、fy2、fy3，内轮廓各段的线函数分别为gy1、gy2、gy3，据体积不变原理有：其中，Htb表示小端外径直段高度，Hsb表示小端内径直段高度，HAb表示A点的纵坐标，Hb表示坯料总高度，Hlb表示大端外径直段高度，VRing表示环件体积；将各个已知尺寸代入上述等式，可得到顶点A的横坐标x,即确定了预成形坯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛合金C型截面锥度环件轧制的坯料设计方法，其特征在于，包括：步骤一，按照锥形坯料设计坯料，确定为坯料两端直段高度、总高度分别与环件台阶高度、总高度相等；步骤二，根据轧比和环件小孔平均直径确定锥形坯料小孔平均直径；步骤三，根据环件与锥形坯料小端体积相等，确定锥形坯料小孔端面壁厚；步骤四，根据锥形坯料小孔平均直径以及锥形坯料小孔端面壁厚，确定锥形坯料小孔内径以及外径；步骤五，根据锥形坯料大端和环件大端体积相等的原则，确定锥形坯料的大孔内径和外径，并根据锥形坯料和环件总体积相等进行修正，得到锥形坯料大端最终的内径和外径尺寸；步骤六，以锥形坯料为基准，设计坯料内侧直径与锥形坯料保持一致，仅对外侧轮廓线进行调整来重新分配轴向体积，确定坯料两端直径高度与环件台阶高度保持相等，确定坯料上下两端壁厚大于标准锥形环件坯料两端壁厚，确定锥角与两端直段距离在30cm以上；步骤七，以小端圆心为原点，小端半径为x轴，轴线为y轴，建立平面直角坐标系，选定A点的纵坐标y＝H

【技术特征摘要】
1.一种钛合金C型截面锥度环件轧制的坯料设计方法，其特征在于，包括：步骤一，按照锥形坯料设计坯料，确定为坯料两端直段高度、总高度分别与环件台阶高度、总高度相等；步骤二，根据轧比和环件小孔平均直径确定锥形坯料小孔平均直径；步骤三，根据环件与锥形坯料小端体积相等，确定锥形坯料小孔端面壁厚；步骤四，根据锥形坯料小孔平均直径以及锥形坯料小孔端面壁厚，确定锥形坯料小孔内径以及外径；步骤五，根据锥形坯料大端和环件大端体积相等的原则，确定锥形坯料的大孔内径和外径，并根据锥形坯料和环件总体积相等进行修正，得到锥形坯料大端最终的内径和外径尺寸；步骤六，以锥形坯料为基准，设计坯料内侧直径与锥形坯料保持一致，仅对外侧轮廓线进行调整来重新分配轴向体积，确定坯料两端直径高度与环件台阶高度保持相等，确定坯料上下两端壁厚大于标准锥形环件坯料两端壁厚，确定锥角与两端直段距离在30cm以上；步骤七，以小端圆心为原点，小端半径为x轴，轴线为y轴，建立平面直角坐标系，选定A点的纵坐标y＝HAb，将坯料分段计算，设外轮廓各段的线函数分别为fy1、fy2、fy3，内轮廓各段的线函数分别为gy1、gy2、gy3，据体积不变原理有：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东，杨艳慧，王海，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61