本发明专利技术涉及金属塑性成形工艺与装备技术领域，提供了一种盲孔轴板式楔横轧成形工艺及装置，所述装置包括两个芯棒、两个板式楔横轧模具、芯棒驱动单元和模具驱动单元；两个所述板式楔横轧模具布置在实心圆棒料的径向两侧；两个所述芯棒具有轴向进给运动和随动旋转运动，分别布置在实心圆棒料的轴向两侧。所述工艺包括：下料、设计或选择芯棒及轧辊、实心圆棒料加热到设定变形温度、实心圆棒料被所述装置轧制成两侧带孔的盲孔轴零件。本发明专利技术具有楔横轧的成形高效率、成形精度高的特点，尤其是板式楔横轧结构适合大断面收缩率轧制或者带切刀成对轧制，在新能源汽车盲孔轴、桶形件、军品弹壳及石油射孔弹等领域具有应用前景。弹壳及石油射孔弹等领域具有应用前景。弹壳及石油射孔弹等领域具有应用前景。
【技术实现步骤摘要】
盲孔轴板式楔横轧成形工艺及装置
[0001]本专利技术涉及金属塑性成形工艺与装备
，特别涉及一种盲孔轴板式楔横轧成形工艺及装置。
技术介绍
[0002]结构轻量化成为本领域发展方向，是节能减排的重要途径。轴类零件是设备常用基础零件，其承载扭矩的工作特点决定了芯部材料的作用效果较小，故在保证结构整体刚度的基础上空心化结构是轻量化的有效方式，可以在保证服役性能前提下显著降低部件重量。
[0003]相较于实心轴类零件，盲孔轴具有以下优势：(1)节材减重，减少材料消耗，减轻轴的重量；(2)空心轴转动惯量小，可提高快速转动的响应性能；(3)方便放置探头，便于日常无损检测。因此，越来越多的轴类件发展成为盲孔空心结构，盲孔在实际生产中得到了广泛运用，例如：新能源电机轴、军品导弹壳体、射孔弹弹壳、空心发动机气门盲孔轴、核电设备传动轴、风电传动主轴、叶片连接轮毂等。相关数据表明，若汽车整车运动部件减重10％，可节油14％左右，随着盲孔轴在交通运输行业的应用逐渐增加，盲孔轴成形制造技术具有广阔的应用前景。
[0004]目前，盲孔轴类零件的成形工艺主要是利用车削加工内孔，该工艺材料利用率低，尤其是对于长轴深孔加工成本较高，且不能得到均匀的金属流线，生产效率低、材料利用率低、毛坯余量大。
[0005]楔横轧工艺是一种回转类零件成形工艺，与传统的锻造工艺、挤压工艺和机械加工工艺生产轴类零件比较，具有生产效率与材料利用率高、产品成形质量稳定、组织性能良好等优点。其中，在现在的两辊式、三辊式和板式楔横轧工艺中，板式楔横轧因为模具加工简单、不需要导板装置，具有其独特的工艺特性，尤其适合与大断面收缩率或带切断的楔横轧工艺中。迄今为止，虽然楔横轧工艺在实心轴类件零件以及复杂形状零件预制坯领域取得了广泛应用，但是现有楔横轧工艺仅能成形实心轴类零件或者通孔轴类零件，暂无法成形盲孔类零件，限制了楔横轧工艺在轻量化领域的应用范围。
技术实现思路
[0006]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0007]鉴于上述和/或现有的存在的问题，提出了本专利技术一种盲孔轴板式楔横轧成形工艺及装置，对现在板式楔横轧技术进行升级与发展，充分利用板式楔横轧无需导板、且适合大断面收缩率轧制的优势，充分利用楔横轧的两侧端面凹心缺陷，在传统板式楔横轧技术上两侧添加芯棒，通过控制两个芯棒的形状和运动，对楔横轧的内孔形状与尺寸进行精确控制，从而楔横轧高效精密成形盲孔轴类零件。
[0008]本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一方面，本专利技术提供了一种盲孔轴板式楔横轧成形工艺，包括：
[0010]S1、依据体积守恒原则，通过计算盲孔轴零件体积得到实心圆棒料的下料尺寸；
[0011]S2、根据盲孔轴零件的外表面尺寸选择或设计两个板式楔横轧模具，根据盲孔轴零件内孔几何尺寸选择或设计两个芯棒的外形尺寸；
[0012]S3、将所述实心圆棒料加热到设定的变形温度；
[0013]S4、将所述实心圆棒料置于两个板式楔横轧模具之间，两个所述芯棒分别置于所述实心圆棒料的两端并分别与两端面接触；所述芯棒的轴线与实心圆棒料的轴线重合；
[0014]S5、轧制：两个板式楔横轧模具作相向等速的直线运动，两个所述芯棒作轴向进给运动和随动旋转运动，实心圆棒料在所述板式楔横轧模具和所述芯棒的共同作用下被轧制成形，得到两侧带孔的盲孔轴零件。
[0015]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S5中，两个所述板式楔横轧模具用于成形盲孔轴的外形尺寸，两个所述芯棒用于成形盲孔轴的内孔几何尺寸；实心圆棒料在两个所述板式楔横轧模具的作用下径向压缩而轴向延展，得到盲孔轴外形尺寸，同时，实心圆棒料在两个所述芯棒的进给运动作用下，形成盲孔轴的内孔几何尺寸。
[0016]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S2中，所述芯棒的端面为垂直端面、球头端面、锥形端面或弧形端面；所述芯棒的杆部为等径圆柱杆、变径台阶杆或变径锥形杆；两个所述芯棒相同或不同。
[0017]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S2中，所述板式楔横轧模具为单次楔入模具，或多次楔入模具。
[0018]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S2中，所述板式楔横轧模具为带切刀模具。
[0019]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S4中，所述变形温度为600℃
‑
1400℃，对应于热轧；或所述变形温度为室温，对应于冷轧。
[0020]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S5中，两个所述芯棒的轴向进给运动具体为：两个所述芯棒同时沿轴向相向进给运动；或一个所述芯棒沿轴向进给运动，另一个所述芯棒保持固定不动；或两个所述芯棒均保持固定不动，实心圆棒料在径向压缩而轴向延展的过程中形成盲孔轴内孔。
[0021]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述实心圆棒料的材质为钢材、铝合金、钛合金或镁合金。
[0022]另一方面，本专利技术还提供了一种盲孔轴板式楔横轧成形装置，包括两个芯棒、两个板式楔横轧模具、芯棒驱动单元和模具驱动单元；
[0023]两个所述板式楔横轧模具，布置在实心圆棒料的径向两侧，具有相向等速的直线运动，用于在轧制过程中对实心圆棒料进行轧制并形成盲孔轴零件的外形尺寸；
[0024]两个所述芯棒，具有轴向进给运动和随动旋转运动，分别布置在实心圆棒料的轴向两侧，用于在轧制过程中形成盲孔轴零件的内孔几何尺寸；
[0025]所述芯棒驱动单元和所述模具驱动单元，分别用于控制所述芯棒的进给运动及所述板式楔横轧模具的相向直线运动。
[0026]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，两个所述芯棒的几何形状相同或不同，两个所述板式楔横轧的几何形状相同。
[0027]本专利技术的有益效果为：
[0028]1、采用板式楔横轧模具提高轧制摩擦力、降低轧件椭圆度，扩大了轧制工艺窗口。
[0029]2、采用芯棒控制凹心缺陷处金属流动，从原理上无料头损耗，显著提高材料利用率，与传统车削成形盲孔轴工艺相比，节省材料达到90％以上。
[0030]3、相较于切削，可以保持金属流线不被切断且呈空间双螺旋结构，材料性能好，实验表明：相较于传统工艺，采用本专利技术工艺，零件的平均晶粒尺寸可以减少50％以上。
[0031]4、盲孔轴的空心杆部材料由轧辊与芯棒内外协同轧制，与传统车削成形盲孔轴工艺相比，材料性能显著得到改善，疲劳强度提高20％以上，抗压强度提高20％以上。
[0032]5、具有板式楔横轧的成形高效率、成形精度高、无需导板结构等优点，尤其适合大断面收本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种盲孔轴板式楔横轧成形工艺，其特征在于，所述工艺包括：S1、依据体积守恒原则，通过计算盲孔轴零件体积得到实心圆棒料的下料尺寸；S2、根据盲孔轴零件的外表面尺寸选择或设计两个板式楔横轧模具，根据盲孔轴零件内孔几何尺寸选择或设计两个芯棒的外形尺寸；S3、将所述实心圆棒料加热到设定的变形温度；S4、将所述实心圆棒料置于两个板式楔横轧模具之间，两个所述芯棒分别置于所述实心圆棒料的两端并分别与两端面接触；所述芯棒的轴线与实心圆棒料的轴线重合；S5、轧制：两个板式楔横轧模具作相向等速的直线运动，两个所述芯棒作轴向进给运动和随动旋转运动，实心圆棒料在所述板式楔横轧模具和所述芯棒的共同作用下被轧制成形，得到两侧带孔的盲孔轴零件。2.如权利要求1所述的盲孔轴板式楔横轧成形工艺，其特征在于，步骤S5中，两个所述板式楔横轧模具用于成形盲孔轴的外形尺寸，两个所述芯棒用于成形盲孔轴的内孔几何尺寸；实心圆棒料在两个所述板式楔横轧模具的作用下径向压缩而轴向延展，得到盲孔轴外形尺寸，同时，实心圆棒料在两个所述芯棒的进给运动作用下，形成盲孔轴的内孔几何尺寸。3.如权利要求1所述的盲孔轴板式楔横轧成形工艺，其特征在于，步骤S2中，所述芯棒的端面为垂直端面、球头端面、锥形端面或弧形端面；所述芯棒的杆部为等径圆柱杆、变径台阶杆或变径锥形杆；两个所述芯棒相同或不同。4.如权利要求1所述的盲孔轴板式楔横轧成形工艺，其特征在于，步骤S2中，所述板式楔横轧模具为单次楔入模具，或多次楔入模具。5.如权利要求1所述的盲孔轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭文飞，林龙飞，邵熠羽，李贺，林志翔，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：
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