一种用于齿轮坯成型的工艺方法及用于齿轮坯成型的轧机 |
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| 申请号 | CN201310736249.4 | 申请日 | 2013-12-26 | 公开(公告)号 | CN103753157A | 公开(公告)日 | 2014-04-30 |
| 申请人 | 马钢(集团)控股有限公司; 马鞍山钢铁股份有限公司; | 发明人 | 许章泽; 李翔; 谢峰; 李新; 傅立东; 王健; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种用于 齿轮 坯成型的工艺方法，还涉及用于齿轮坯成型的 轧机 ，齿轮坯（1）成型时，通过切割部件将齿轮坯加工原料切割成齿轮坯原件，对原件加热，将原件 锻造 出预成型齿轮坯，工艺方法还包括对预成型齿轮坯进行 轧制 处理步骤，轧制处理进行时，轧机（4）的辐板辊（5）和主 轧辊 （6）在轧机（4）的 控制器 （7）控制下不断旋转，辐板辊（5）和主轧辊（6）对齿轮坯（1）的辐板部（8）和端面部（9）进行旋转轧制，制成齿轮坯（1），本发明的工艺方法及轧机，得到余量分布合理、性能优越的齿轮坯，加工出的齿轮坯材质致 密度 高，金属的成份和晶体组织均匀，其辐板、 轮辋 以及轮缘的金属 纤维 流线 组织良好，利于提高齿轮坯的机械强度。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于齿轮坯成型的工艺方法，所述的齿轮坯（1）成型时，通过切割部件将齿轮坯加工原料切割成齿轮坯原件，对齿轮坯原件进行加热，然后将所述的齿轮坯原件放到压力机中锻造出预成型齿轮坯，其特征在于：所述的工艺方法还包括对锻造出的预成型齿轮坯进行轧制处理的工艺步骤，所述的轧制处理工艺步骤进行时，轧机（4）的辐板辊（5）和主轧辊（6）在轧机（4）的控制器（7）控制下不断旋转，所述的辐板辊（5）和主轧辊（6）对齿轮坯（1）的辐板部（8）和端面部（9）进行旋转轧制，制成齿轮坯（1）。 |
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| 说明书全文 | 一种用于齿轮坯成型的工艺方法及用于齿轮坯成型的轧机技术领域[0001] 本发明属于齿轮坯加工成型技术领域，更具体地说，是涉及一种用于齿轮坯成型的工艺方法，本发明同时还涉及一种用于齿轮坯成型的轧机。 背景技术[0002] 齿轮坯的传统制造方式有模锻、自由锻、铸造或焊接等。模锻优于其它制造方式，主要表现在：模锻件组织致密均匀，流线连续，材料内部缺陷和破碎树枝状组织易于锻合。因而模锻成形得到广泛应用，模锻件逐渐取代粗大的自由锻件和强度不高的铸件。用压力机模锻终成型的斜踏面齿轮坯，其方式主要缺点有：锻造成形力过大、轮辋尖角充型不饱满、模具寿命低和斜踏面余量大等。模锻件脱模时必须有一定大小的角度，一般有3°--12°，导致齿轮坯外圆踏面具有一定角度，增大踏面加工余量。此外，模锻成型对应轮辋处模腔尖角不易充满，要求内外辋面留有较大余量，一般10mm—14mm。对于大型齿轮坯，存在大量加工余量。总之，模锻成形成材率很低。 发明内容[0003] 本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种能够降低齿轮坯加工原料用量，同时能确保齿轮坯材质致密度高，金属成份和晶体组织均匀，提高齿轮坯的机械强度的用于齿轮坯成型的工艺方法。 [0004] 要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为： [0005] 本发明为一种用于齿轮坯成型的工艺方法，所述的齿轮坯成型时，通过切割部件将齿轮坯加工原料切割成齿轮坯原件，对齿轮坯原件进行加热，然后将所述的齿轮坯原件放到压力机中锻造出预成型齿轮坯，所述的工艺方法还包括对锻造出的预成型齿轮坯进行轧制处理的工艺步骤，轧制处理工艺步骤进行时，轧机的辐板辊和主轧辊在轧机的控制器控制下不断旋转，所述的辐板辊和主轧辊对齿轮坯的辐板部和端面部进行旋转轧制，制成齿轮坯。 [0006] 优选地，所述的轧机的辐板辊包括左辐板辊和右辐板辊，辐板部包括左辐板部和右辐板部，所述的轧制处理步骤进行时，左辐板辊和右辐板辊分别对左辐板部的左凹部和右辐板部的右凹部进行旋转轧制从而制成齿轮坯。 [0007] 优选地，所述的压力机包括上成型模和下成型模，所述的上成型模和下成型模扣合后锻压加工成预成型齿轮坯，锻压加工成预成型齿轮坯的轮辋外侧面与轴线倾角为3度，轮毂外侧面与轴线倾角为10度，所述的轧机还包括左轧边斜辊，右轧边斜辊，对中辊，导向辊，所述的齿轮坯的左辐板辊和右辐板辊设置为对称布置的结构。 [0008] 优选地，所述的齿轮坯成型工艺方法还包括轧制处理步骤完成后的冲孔和平整步骤，进行冲孔和平整步骤时，先将轧制后齿轮坯运送到压弯压力机，对齿轮坯的轮毂孔的连皮进行冲孔，然后再放置在平整模具中对轮辋和辐板进行平整处理。 [0009] 优选地，所述的切割部件将齿轮坯加工原料切割成齿轮坯原件时，切割成的齿轮坯原件的重量比最终加工成的齿轮坯成品的重量高3%，对齿轮坯加工原料进行切割时，通过切割机床或大型的圆盘锯进行，切割后的齿轮坯原件进行加热时，将齿轮坯原件放在加热炉中加热，加热时间不低于4小时。 [0010] 本发明同时还涉及一种用于齿轮坯成型的轧机，所述的轧机包括辐板辊和主轧辊，所述的辐板辊和主轧辊均与控制其旋转的控制器连接，锻造出的预成型齿轮坯进行轧制处理时，轧机的辐板辊和主轧辊能够对齿轮坯的辐板部和端面部进行旋转轧制从而形成齿轮坯的结构。 [0011] 优选地，所述的轧机还包括左轧边斜辊，右轧边斜辊，对中辊，导向辊，左轧边斜辊，右轧边斜辊，对中辊，导向辊分别与齿轮坯的轮辋内外侧面及轮辋外径面部位接触。 [0012] 优选地，所述的辐板辊包括左辐板辊和右辐板辊，辐板部包括左辐板部和右辐板部，轧制处理步骤进行时，左辐板辊和右辐板辊设置为分别对左凹部和右凹部进行旋转轧制的结构。 [0013] 采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果： [0014] 本发明所述的用于齿轮坯成型的工艺方法及用于齿轮坯成型的轧机，用相对少的金属投料，得到余量分布合理、性能优越的齿轮坯，加工出的齿轮坯材质致密度高，金属的成份和晶体组织均匀，其辐板、轮辋以及轮缘的金属纤维流线组织良好，利于提高齿轮坯的机械强度。由于外径呈平踏面，表面无折叠缺陷，使得机械加工余量减少，金属投料减少。本发明所述的工艺方法能大批量、高效率精确地组织齿轮坯生产，且成型轧机可以重复使用，单件制造成本大大降低。与传统的齿轮坯制造工艺相比，本发明所述的工艺方法操作可靠性高，适合批量生产。生产的齿轮坯外径呈平踏面，表面无折叠缺陷，机械加工余量相对较小，金属投料减少约20%。综合技术指标的提高，使齿轮坯的这种制造方式在市场上有着很强的竞争优势。以某次生产齿轮坯为例计算效益。轧制436件，合格430件，合格率96.61%，按来料加工费6000元/件，固定成本939元/件，变动成本776元/件。产生效益为：430*（6000-936-776）=184.4（万元）。附图说明 [0016] 图1为本发明所述的用于齿轮坯成型的工艺方法加工的齿轮坯的结构示意图； [0017] 图2为本发明所述的用于齿轮坯成型的轧机的结构示意图； [0018] 图3为本发明所述的压力机的上模和下模的结构示意图； [0019] 图4为本发明所述的齿轮坯模锻金属流动半径示意图； [0020] 图5为本发明所述的齿轮坯预成型工步终锻状态示意图； [0021] 图6为本发明所述的齿轮坯成型工步终态状态示意图； [0022] 附图中标记为：1、齿轮坯；2、上成型模；3、下成型模；4、轧机；5、辐板辊；6、主轧辊；7、控制器；8、辐板部；9、端面部；10、左辐板辊；11、右辐板辊；12、左辐板部；13、右辐板部；14、左凹部；15、右凹部。 具体实施方式[0024] 如附图1—附图6所示，本发明为一种用于齿轮坯成型的工艺方法，所述的齿轮坯1成型时，通过切割部件将齿轮坯加工原料切割成齿轮坯原件，对齿轮坯原件进行加热，然后将所述的齿轮坯原件放到压力机中锻造出预成型齿轮坯，所述的工艺方法还包括对锻造出的预成型齿轮坯进行轧制处理的工艺步骤，所述的轧制处理工艺步骤进行时，轧机4的辐板辊5和主轧辊6在轧机4的控制器7控制下不断旋转，所述的辐板辊5和主轧辊6对齿轮坯1的辐板部8和端面部9进行旋转轧制，制成齿轮坯1。 [0025] 优选地，所述的轧机4的辐板辊5包括左辐板辊10和右辐板辊11，辐板部8包括左辐板部12和右辐板部13，所述的轧制处理步骤进行时，左辐板辊10和右辐板辊11分别对左辐板部12的左凹部14和右辐板部13的右凹部（15）进行旋转轧制从而制成齿轮坯1。 [0026] 在本发明所述的工艺方法中，预成型步骤起到预先分配轮毂、轮辋的金属体积的作用，这点在大直径齿轮坯热成形时尤为重要。压力机模锻时是以静压力来锻压的，并且压力机是以一次行程完成终锻工步，因而金属易于沿水平方向流动，而不易于去填充上下型腔。成型前合理分配轮毂、轮辋的金属体积至关重要。模锻成型过程金属流动存在分流面，该面位置标称流动半径。数值模拟金属流动过程，选择金属粒子流动方向监测，从预成型坯在成型工步节点流动方向可以看出存在金属流动分流面，流动半径示例如附图4。分流面内侧金属流向轮毂，外侧金属流向轮辋。由于成型工步压力机能力的制约，当轮毂提前过充满时，模具很难再压下，往往导致辐板增厚，轮辋金属量欠缺，导致热成形车轮外径过小，造成终成形外径踏面缺陷废品。 [0027] 预成型工步终锻状态如附图5。 [0028] 优选地，所述的压力机包括上成型模2和下成型模3，所述的上成型模2和下成型模3扣合后锻压加工成预成型齿轮坯3，锻压加工成预成型齿轮坯3的轮辋外侧面与轴线倾角为3度，轮毂外侧面与轴线倾角为10度，所述的轧机4还包括左轧边斜辊，右轧边斜辊，对中辊，导向辊，所述的齿轮坯3的左辐板辊10和右辐板辊11设置为对称布置的结构。在本发明中，形状合理的预成型齿轮坯在成型压力机上锻压成形，获得成型坯。齿轮坯的轮毂和压制辐板达到终净形要求，轮辋金属分配合理，利于后步轧制时平踏面内外侧尖角的形成。该工步受到压力机能力的约束，是辗轧平踏面齿轮坯热成形机组能力匹配的关键工步。合理设计成型工艺，既要有利于成型压力机顺利压下，达到工艺设定值，又要有利于齿轮坯在立式轧机上成形，得到完好的轮辋外径尺寸。成型工步终锻状态如附图6。为节约金属余量，选择成型坯踏面角度3度，轮毂外侧面斜度10度，设计上、下成型模如附图3。 [0029] 优选地，所述的齿轮坯成型工艺方法还包括轧制处理步骤完成后的冲孔和平整步骤，进行冲孔和平整步骤时，先将轧制后齿轮坯运送到压弯压力机，对齿轮坯的轮毂孔的连皮进行冲孔，然后再放置在平整模具中对轮辋和辐板进行平整处理。 [0030] 优选地，所述的切割部件将齿轮坯加工原料切割成齿轮坯原件时，切割成的齿轮坯原件的重量比最终加工成的齿轮坯1成品的重量高3%，对齿轮坯加工原料进行切割时，通过切割机床或大型的圆盘锯进行，切割后的齿轮坯原件进行加热时，将齿轮坯原件放在加热炉中加热，加热时间不低于4小时。 [0031] 本发明同时还涉及一种用于齿轮坯成型的轧机，所述的轧机包括辐板辊5和主轧辊6，所述的辐板辊5和主轧辊6均与控制其旋转的控制器7连接，锻造出的预成型齿轮坯3进行轧制处理时，轧机4的辐板辊5和主轧辊6能够对齿轮坯1的辐板部8和端面部9进行旋转轧制从而形成齿轮坯1的结构。 [0032] 优选地，所述的轧机还包括左轧边斜辊，右轧边斜辊，对中辊，导向辊，左轧边斜辊，右轧边斜辊，对中辊，导向辊分别与齿轮坯1的轮辋内外侧面及轮辋外径面部位接触。 [0033] 优选地，所述的辐板辊5包括左辐板辊10和右辐板辊11，辐板部8包括左辐板部12和右辐板部13，轧制处理步骤进行时，左辐板辊10和右辐板辊11设置为分别对左凹部 14和右凹部15进行旋转轧制的结构。 [0034] 在本发明所述的工艺方法及轧机中，轧制（辗轧）后的齿轮坯运送到压弯压力机，对轮毂孔的连皮进行冲孔，而后再放置在一套专用的模具中对轮辋和辐板进行平整，以消除齿轮坯在轧制过程中出现的轻微轮辋扭曲现象。将齿轮坯运送到链式冷床上冷却，至此完成齿轮坯的辗轧成形过程。 [0035] 本发明所述的齿轮坯成型的成形的工艺方法包括坯料的切割及加热、预成型、成型、轧制、冲孔和平整步骤。本发明所述的用于齿轮坯成型的工艺方法及用于齿轮坯成型的轧机，用相对少的金属投料，得到余量分布合理、性能优越的齿轮坯，加工出的齿轮坯材质致密度高，金属的成份和晶体组织均匀，其辐板、轮辋以及轮缘的金属纤维流线组织良好，利于提高齿轮坯的机械强度。由于外径呈平踏面，表面无折叠缺陷，使得机械加工余量减少，金属投料减少。本发明所述的工艺方法能大批量、高效率精确地组织齿轮坯生产，且成型轧机可以重复使用，单件制造成本大大降低。与传统的齿轮坯制造工艺相比，本发明所述的工艺方法操作可靠性高，适合批量生产。生产的齿轮坯外径呈平踏面，表面无折叠缺陷，机械加工余量相对较小，金属投料减少约20%。综合技术指标的提高，使齿轮坯的这种制造方式在市场上有着很强的竞争优势。以某次生产齿轮坯为例计算效益。轧制436件，合格430件，合格率96.61%，按来料加工费6000元/件，固定成本939元/件，变动成本776元/件。产生效益为：430*（6000-936-776）=184.4（万元）。 [0036] 上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。 |
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