一种金属轴向辊碾成形机及其辊碾成型工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种金属轴向辊碾成形机及其辊碾成型工艺，包括旋转装置、上模、上模导向柱、下模、顶出杆和升降工作台，锥形轧辊能沿自身的中轴线自转，该锥形轧辊为两个，相对于旋转主轴的轴心线对称设置，且两锥形轧辊沿旋转主轴转动，锥形轧辊设于上模的上表面中部，所述上模导向柱设于上模的边沿，且上模通过上模导向柱固定在机架上，所述下模固定于升降工作台上，并能随着升降工作台的升降而上下移动，工作台具快速升降、送进、顶出功能，顶出杆的顶部与下模上的工件位对应，底部连接顶出液压缸。本发明专利技术的锥辊与上模上端面线接触替代现有的挤压全接触或者摆辗局部接触成形，主轴旋转功率减小，动力消耗减少，主轴轴承寿命延长，成本降低。

【技术实现步骤摘要】
一种金属轴向辊碾成形机及其辊碾成型工艺
本专利技术涉及一种金属轴向辊碾成形工艺，尤其涉及一种回转和非回转件的成形技术，属于金属锻造
。
技术介绍
金属轴向辊碾成形工艺原理及特点:辊碾是利用圆锥形凸模对锻坯的一部分表面加压，随着凸模绕回转中心的滚动，这部分加压区沿着毛坯圆周连续回转，使锻坯逐步产生变形并被压入模膛而最终成形的一种锻压新工艺。辊碾的突出特点是以连续的局部变形代替普通锻造工艺的整体变形，其辊碾力仅是普通锻压工艺的1/10-1/15，因此，可以用小设备辊碾较大的锻件。现有较大尺寸的回转件或者非回转件锻造或者模锻成形需要超大吨位的锻造设备。高铁机车主动车轮坯料加热后经多机组变形，利用多辊车轮轧机成坯是当今的传统工艺，设备投资数以亿计。大吨位K形或者球形桥梁支座底盆、顶板、中间衬板坯料由于制坯受限而改用铸件加工，降低其性能。现有国内最大热摆辗机仅成形直径在1000_以内、重量在It以下的方、圆件坯；若大于1000mm、重量超过It的坯料只能用超大吨位的锻压设备，而大吨位的锻压设备投资较高，导致最终生产成品的经济性降低。为了解决大吨位锻压设备成本高的问题，如申请号为201310281180.0，公布号为CN103317073，名称为《一种用于大型摆辗机的球面摆动装置》的中国专利技术专利，在该专利中公开了一种大型摆辗机，其轴系为偏角套设计，驱动齿轮箱通过驱动长键和连接盘与固定座内的偏角套轴系固定连接，所述偏角套轴系中心为摆动主轴,摆动主轴下端为球头和摆头，并通过球头和球碗的配合实现转动连接。该大型摆辗机可以实现对大尺寸坯件的加工，但是由于采用偏角套的轴系，因存在主轴偏心现象，当工件尺寸大于球面轴承副的弦长时，主轴所承受的力矩容易使主轴发生破坏、扭裂现象，降低主轴使用寿命，增加产品成本，并限制了较大尺寸、较大重量坯料的制造。另外，如武汉理工大学申请的申请号为201010154589.2，公布号为CN101823110，名称为《双辊摆辗机》的专利技术专利，其公开了一种能对旋转体零件进行轴向局部摆辗成形的设备，其具体公开了一种双辊摆辗机，包括机身、旋转机构、双辊装置及滑动装置，其中，双辊装置包括有相对于主轴的轴心线对称设置的一对第一轴承座、第一止推轴承、轧辊轴和轧辊，第一轴承座与主轴通过第二紧固螺栓相连，第一轴承座与主轴之间设置有第一平键，轧辊轴装设在第一轴承座中，轧辊轴的大端面上固定在加强板上，轧辊的端面上设有与六方形凹坑相配合的六方形凸台。该装置可对旋转体零件实现局部累积轴向滚动辊碾累积成形，因此，能够取代普通压力机，并且采用一对对称的轧辊，轧辊在绕对称轴旋转的同时绕自轴转动，实现对被成形件的轴线辊压累积变形。该结构的双辊摆辗机由于直接与工件接触，因此，只能够对旋转结构的工件成形，在双辊摆碾工艺设备运行中，上模直接与加热的金属接触，上模容易遭到破坏使得上模寿命降低，增加产品制造成本。同时，因双辊会与工件发生接触，导致双辊摆碾设备只能生产回转件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于:提供一种金属轴向辊碾成形机及其辊碾成型工艺，解决现有摆辗机只能够对中、小尺寸旋转工件和中、小非回转件的成形问题，突破被加工件的尺寸、重量范围等加工限制。本专利技术目的通过下述工艺方案来实现:一种金属轴向辊碾成形机，其包括旋转装置、上模、上模导向柱、下模、顶出杆和升降工作台，该旋转装置包括锥形轧辊和旋转主轴，所述锥形轧辊能沿自身的中轴线自转，该锥形轧辊为两个，相对于旋转主轴的轴心线对称设置，且两锥形轧辊沿旋转主轴转动，锥形轧辊设于上模的上表面中部，所述上模的下表面和下模的上表面对应于所需加工工件的形状，上模和下模的中轴线位于旋转主轴的延长线上；所述上模导向柱设于上模的边沿，且上模通过上模导向柱固定在摆辗机的机架上，所述下模固定于升降工作台上，并能随升降工作台一起升降和送进，所述顶出杆的顶部与下模上的工件位对应，底部连接顶出液压缸。作为一种优选方式，在所述顶出杆与下模上的工件位接触处设有起缓冲和保护作用的顶出环。一种金属轴向辊碾成型工艺，包括如下工序: 第一步，坯料制备:回转件用圆坯，非回转件用方形坯或者圆形坯；中间带孔的工件先制孔，用钢板切割或者自由锻； 第二步，工件加热至锻造温度； 第三步，辊碾成形:启动旋转装置，使得锥形轧辊围绕旋转主轴公转，锥形轧辊与上模上表面接触，在接触摩擦力的作用下绕自身轴心线旋转，对坯料进行辊碾成形；通过升降工作台将下模往下拉，将坯料放入下模中，再通过升降工作台将下模往上升并送进，直到下模与上模接触，上下模封闭，工件成形；然后，下降工作台，同时用顶出杆带动其上的顶出环将已经辊碾成形的工件顶出； 第四步，经辊碾成形后的工件，进行锻件热处理。与现有技术相比，本专利技术的有益效果:本专利技术具备如下优点: 1.锥辊与上模上端面线接触替代现有的挤压全接触或者摆辗局部接触成形，主轴旋转功率减小，动力消耗减少，成本降低； 2.克服了大吨位摆辗机偏心主轴的弱点,主轴轴承寿命延长； 3.由于对称锥轧辊使辊碾时受力平衡，减小机架摇摆，不需要高刚强度的机架，从而降低设备制造成本，提高设备使用安全性； 4.突破摆碾工艺对加工件尺寸、重量等限制，适用于尺寸范围更大的回转件和非回转件坯精密制造； 5.相对现有摆碾工艺，扩大了金属材料热成形制作的尺寸、重量等适用范围； 6.金属轴向辊碾成形工艺所用设备仅需要在现有大型摆辗机基础上做改进，以双锥辊轧机头代替现有摆头即可，有效提升现有摆辗机的加工范围且降低设备改造成本。【附图说明】图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术实施例1加工的旋转工件的结构示意图； 图3是本专利技术实施例2加工的非旋转工件的结构示意图； 图4是图3的侧面结构示意图。其中:1-锥形轧棍， 2-上模导向柱， 3-上模， 4-下模， 5-顶出杆，6-顶出环，7-工件，8-升降工作台，9-顶出液压缸，101-旋转主轴，102-中轴线。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。如图1-4所示，一种金属轴向辊碾成形机，包括旋转装置、上模3、上模导向柱2、下模4、顶出杆5和升降工作台8。该旋转装置包括锥形轧辊1、旋转主轴101、驱动主轴的电机和减速箱(图中未示出)，电机和减速箱固定在摆辗机机身的上横梁上，电机与减速箱相连，减速箱的主动轴与旋转主轴相连，旋转主轴由轴承支承，轴承设于轴承座上，轴承座固定在机身的上横梁上。电机为旋转主轴提供动力，减速箱可为主轴的旋转进行速度上的调控，以适应不同工件加工的需要。所述锥形轧辊I能沿自身的中轴线102自转，其自转的速度为η转/分公转。该锥形轧辊I为两个，相对于旋转主轴101的轴心线对称设置，且两锥形轧辊I沿旋转主轴101转动。采用一对对称的锥形轧辊，锥形轧辊在绕旋转主轴这一对称轴旋转的同时绕本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属轴向辊碾成形机，包括旋转装置，该旋转装置包括锥形轧辊（1）和旋转主轴（101），所述锥形轧辊（1）能沿自身的中轴线（102）自转，该锥形轧辊（1）为两个，相对于旋转主轴（101）的轴心线对称设置，且两锥形轧辊（1）沿旋转主轴（101）转动，其特征在于：还包括上模（3）、上模导向柱（2）、下模（4）、顶出杆（5）和升降工作台（8），锥形轧辊（1）设于上模（3）的上表面中部，所述上模（3）的下表面和下模（4）的上表面对应于所需加工工件的形状，上模（3）和下模（4）的中轴线位于旋转主轴（101）的延长线上；所述上模导向柱（2）设于上模（3）的边沿，且上模（3）通过上模导向柱（2）固定在机架上，所述下模（4）固定于升降工作台（8）上，并能随升降工作台（8）一起升降和送进，所述顶出杆（5）的顶部与下模（4）上的工件位对应，底部连接顶出液压缸（9）。

【技术特征摘要】
1.一种金属轴向辊碾成形机，包括旋转装置，该旋转装置包括锥形轧辊(I)和旋转主轴(101)，所述锥形轧辊(I)能沿自身的中轴线(102)自转，该锥形轧辊(I)为两个，相对于旋转主轴(101)的轴心线对称设置，且两锥形轧辊(I)沿旋转主轴(101)转动，其特征在于:还包括上模(3)、上模导向柱(2)、下模(4)、顶出杆(5)和升降工作台(8)，锥形轧辊(I)设于上模(3)的上表面中部，所述上模(3)的下表面和下模(4)的上表面对应于所需加工工件的形状，上模(3)和下模(4)的中轴线位于旋转主轴(101)的延长线上；所述上模导向柱(2)设于上模(3)的边沿，且上模(3)通过上模导向柱(2)固定在机架上，所述下模(4)固定于升降工作台(8)上，并能随升降工作台(8) —起升降和送进，所述顶出杆(5)的顶部与下模(4)上的工件位对应，底部连接顶出液压缸(9)。2.如权利要求1所述的金属轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世宽，张有明，冯克敏，廖茂，
申请(专利权)人：成都市新筑路桥机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：