专利名称：多功能卧式辗环机的制作方法
技术领域：
本发明多功能卧式辗环机涉及一种大型旋转锻造设备，是普通卧式辗环机的发展，既能用于辗扩比(辗后工件内径与辗前工件内径之比)较大的普通大型环件、又能用于辗扩比很小且形状复杂的大型环件的成形。属机械设计领域。
背景技术：
辗环机(扩孔机)是一种历史长久的旋转锻造设备，按照环件轧制设备结构特点分类，可分为立式辗环机和卧式辗环机两类，前者适用于中、小型环件，后者适用于大型和特大型环件的制造。它们问世几十年耒，广泛应用于轴承内外环、轮圈、铁路轮箍、汽轮机、 飞机发动机、航天设备等环件的塑性成形，立式辗环机是由电动机驱动旋转的主辗压轮， 在下行施压的过程中与被动带转的芯辊形成一对轧辊，对套在芯辊上的环件毛坯进行周而复始的循环轧制，环件内外径扩大、壁厚减薄而逐步成形，它适用于断面较简单的环件， 对形状复杂且辗扩比又小的环件(尤其是外形有深凹槽的环件，如双边法兰、双联齿轮和双边支重轮、各类球阀的连接体等)普通立式辗环机无能为力，多功能辗环机(专利号 ZL200810203822. 4)就是应这种需求而出现，它在环件内径扩大到外周与三个辗压轮都接触到后，继续施压，三个辗压轮在限制环件内径扩大的同时，对环件外周表层的金属进行旋转反挤压，使其充满模具型腔，可使辗扩比很小且外形复杂的环件成形。为方便装卸工件， 两侧的副辗压轮需借助油缸推动的杠杆绕支点转动而进入或离开工作位置。多功能辗压机虽成功地用于生产这类特殊环件，扩大了普通立式辗环机的功能，能使普通立式辗环机无法完成的环件成形，但尚未应用到主辗压轮原地旋转、芯辊径向进给施压的卧式辗环机上， 目前在大、中型复杂断面的环件的制造中尚未取得突破，只能成形为简单断面的环件，再用金属切削的手段进一步成形，耗费了大量的金属和机加工费用。
发明内容
本发明多功能卧式辗环机目的是提供一种新型卧式辗环机，它除具备普通卧式辗环机的全部功能外，还能对环件实施旋转反挤压，适用环件尺寸范围大、不同辗压比和形状复杂的大、中型环件。多功能卧式辗环机保留了普通卧式辗环机的床身、主辗压轮2、芯辊5、导向辊(抱辊)7及定心机构、芯辊支承架(附图中未表示)、检测机构16和轴向轧制机构(附图中未表示)等主要结构，在放置环件6的工作台面上、芯辊5运动中心线的两侧、导向辊7的对侧，增设了对称布置的两个副辗压轮15，它们由油缸18借助杠杆14推动或直接由油缸24 推动。采用杠杆方式时，两个对称设置的杠杆14上各安放着一个结构相同的副辗压轮15， 杠杆14的一端与固定在床身上的杠杆铰轴10相连，另一端和能实施径向进给施压的耳环式油缸18的活塞杆相连，油缸18的缸体尾部的耳环则与床身上铰轴19相连，油缸18推动杠杆14皆同安装在其上的副辗压轮15绕杠杆铰轴10转动，以大弧线的轨迹、且以受力较合理的角度进入或离开工作位置，副辗压轮15的进给终点位置借助杠杆14上的凸块11及其一侧的固定在床身上的螺母12和调整螺杆13来设定或调整。操控油缸18运动的三位四通换向阀21的一个出口通过液控单向阀20与油缸18 的大腔相通，另一个出口通到油缸18的小腔并与液控单向阀20的控制口相连。操控换向阀21，压力油正向顶开液控单向阀20进入油缸18的大腔，活塞杆推动副辗压轮15径向进给施压，直至杠杆的凸块11触到调整螺杆13时为止，换向阀21换向后，压力油通到油缸18 的小腔及液控单向阀20的控制口，反向打开液控单向阀20使油缸大腔的油回流，油缸18 的活塞杆带动副辗压轮15后退，直至油缸终位。换向阀处于中位时，油缸18则被锁定之。多功能卧式辗环机工作机理如下(I)当作普通卧式辗环机时，将两副辗压轮后退至非工作位置(或将两副辗压轮机构拆除)，按普通卧式辗环机的程序操作，环坯6套在芯辊5上后，落下芯辊支承架，芯辊油缸17推动芯辊5，使环坯6与原地转动的主辗压轮2接触，并被摩擦力带转，两导向辊7 也与环件6的外周接触，以稳定辗环过程、防止跳动，轴向辗压装置接近环件并与环件6的上、下侧面接触。辗环过程开始，当环件6的外径扩大碰到检测机构触头16时，芯辊5仃止进给，并在后退过程中松开支承架，导向辊和轴向辗压辊退出，取下环件6，辗环工序完成。(2)当加工扩孔比比较小且形状复杂(特别是有深凹槽)的大型环件，普通卧式辗环机对此无能为力，此时，多功能卧式辗环机因其兼备了旋转反挤压成形的功能，能方便地成形。其工作过程如下用两侧油缸18将左、右两个副辗压轮15送至锻成品尺寸的工作位置，调整两侧的调整螺杆13，使其与两侧杠杆14的凸头11分别接触而定位。操作时先操控两换向阀21，将两个副辗压轮15后退离开工作位置后，将炽热环坯6套入芯辊5，再借助油缸18推动杠杆14使两个副辗压轮15低压状态贴靠在环坯的外周上起定心作用(原定心机构可不用)，此后再用芯辊油缸17推动芯辊5并带动环坯6，靠向原地转动的主辗压轮2，带转环坯6和芯辊5，并对环坯6施压，环坯6的变形有两个阶段，第一阶段是普通的扩孔过程(此过程可形成较浅的中凹槽)，当环件6内径扩大到锻件要求尺寸后，芯辊5变为低压进给，贴靠在环件6内孔表面而不施压，两侧贴靠的副辗压轮15转变为径向进给施压，辗环过程进入第二阶段，此时环件6外周中凹槽的三处分别与三个辗压轮(2和15)接触，随着副辗压轮15的径向进给，它们构成了旋转反挤压，挤出较深的中凹槽并形成两侧的凸缘，当环件6壁厚较厚、径向刚度较大时，环件6可保持园度，因旋转反挤压只发生在环件外部表面上，此阶段环件6的内孔无明显变化，直至模具型腔充满，环件外表面中凹部成形，外径符合要求为止，旋转反挤压过程完成，此时两个副辗压轮(15)处于进给终点位置。 然后，操作两个副辗压轮、芯辊、导向辊及轴向辗压辊都后退，松开芯辊支承架，卸下已成形的环件即可。只要模具设计正确，预锻件尺寸和形状合理，就可顺利成形，模具设计时应有脱模斜度。在辗环的第二阶段，此时两侧油缸18的推力应与芯辊油缸17的推力相当或更大，才能保证旋转反挤压过程的完成。如果内孔也为较深的非园柱形，则芯辊5应做成相应形状，此时在三个辗压轮(2和15)定位并限制环件外径扩大的情况下，芯辊5再转变为径向进给施压，在变形的第三阶段使内孔较深的非园柱形反挤压成形。多功能立式辗环机成形过程与多功能卧式辗环机是不相同的，前者因主辗压轮作径向进给而芯辊不动，先进行扩孔过程，至环件外周与进入定径位置、且固定不动的副辗压轮接触后，再进入旋转反挤压阶段，直至形变完成，两个阶段都是由主辗压轮的进给施压而实现的。而多功能卧式辗环机旋转的主辗压轮2是不作进给施压运动的，环件的扩孔过程及内孔非园柱形状是由芯辊5的径向进给施压实现的，而环件外部的中凹形状则是由副辗压轮15的径向进给施压完成的。本发明的优点(I)多功能卧式辗环机扩大了普通卧式辗环机的适用范围，可使复杂断面的环件成形，实现了一机多用。(2)复杂断面的环件可以热加工成形，不仅使锻件重量大为减轻，节省了材料，并减少了机加工费用，从而显著降低了零件制造成本，此外还因零件的金属纤维流向具有仿形性，而提高了零件的机械性能。(3)新增的部件为可装可拆的独立部件，其结构简单、动作可靠、制造成本低。
四
图I、多功能卧式辗环机结构示意图(油缸杠杆式)。图2、多功能卧式辗环机结构示意图(油缸直动式)。图3、多功能卧式辗环机结构示意图(副辗压轮兼作导向辊式)。图4、多功能卧式辗环机可以成形的各种环件断面形状。a为普通矩形断面环件；b、C、d为各类复杂断面环件；e、f 为成形后再切为两件的法兰型环件。五、实施方案下面结合附图进一步说明本发明的实施方案多功能卧式辗环机保留了普通卧式辗环机的床身、主辗压轮2、芯辊5、导向辊(抱辊)7及定心机构、芯辊支承架(附图中未表示)、检测机构16和轴向轧制机构(附图中未表示)等主要结构，定心机构油缸(两导轮共用一个或两侧各一个分别控制)I借助杠杆3 绕支点4带动两个导向辊7接近或离开环件6的外表面，芯辊油缸17推动滑块8和芯辊5， 沿导轨9实施径向进给运动，在芯辊5运动中心线的两侧、导向辊7的对侧，对称布置两个副辗压轮15，它们由油缸18借助杠杆14推动或直接由油缸24推动。(I)采用油缸杠杆式方案如图I所示，两个对称设置的杠杆14的叉口上各安放着一个结构相同的副辗压轮15,杠杆14的一端与固定在床身上的杠杆铰轴10相连,另一端和能实施径向施压的耳环式油缸18的活塞杆相连，油缸18的缸体尾部的耳环则与床身上铰轴19相连，油缸18推动杠杆14皆同安装在其上的副辗压轮15绕杠杆铰轴10转动，以大弧线的轨迹、且以受力较合理的角度进入或离开工作位置，副辗压轮15的进给终点位置借助杠杆14上的凸块11及其一侧的固定在床身上的螺母12和调整螺杆13来设定或调整。(2)采用油缸直接推动方案如图2所示，两个对称布置的副辗压轮15分别安装在缸体移动式油缸(即活塞不动)24的油缸体伸出部上，当油缸24大腔进油时，缸体连同其上的副辗压轮15沿导轨25运动，一同靠近环件6，小腔进油时则离开环件6，副辗压轮15 的进给终点位置借助挡块23、螺母12和调整螺钉13耒设定和调整。上述两方案的压力油22耒自该机的液压泵站，操控油缸18(或24)运动的三位四通换向阀21的一个出口通过液控单向阀20与油缸18(或24)的大腔相通，另一个出口通到油缸18(或24)的小腔并与液控单向阀20的控制口相连。操控换向阀21，压力油正向顶开液控单向阀20进入油缸18 (或24)的大腔，活塞杆将副辗压轮15推到杠杆14的凸块 11 (或挡块23)触到调整螺杆13时为止，换向阀21换向后，压力油通到油缸18 (或24)的小腔且同时到达液控单向阀20的控制口，打开液控单向阀20使油缸18 (或24)大腔的油回流，油缸18 (或24)的活塞杆带动副辗压轮15后退至终位，换向阀21处于中位，油缸18 则被锁定之。(3)副辗压轮兼作导向轮的方案如图3所示，它是将导向辊和定心机构佈置到主辗压轮2的对侧，并将油缸27 (两副辗压轮共用一个或一侧各一个分别控制)、连杆28和杠杆14都加以增强，使其能施加足夠的径向力，并使强有力的副辗压轮机构兼作导向辊并起定心作用。辗环开始时，油缸27在液压随动系统26的控制下，两个副辗压轮15借助连杆 28和杠杆14 (绕铰轴10转动)，靠贴在环坯6的外周上，在芯辊5径向进给施压的第一阶段随着环件6外径扩大，油缸27在随动机构26控制下后退，使两副辗压轮15稳稳抱住环件6边转边退，起着定心和导向的作用，当环件内径扩大到要求尺寸时，芯辊5转为低压贴靠在环件6的内孔上，液压控制系统26令油缸27的大腔高压进油，两个副辗压轮15转为径向进给施压，它们与主辗压轮2形成三点旋转反挤压，使该部表层金属被旋转反挤压流向模具的型腔而逐步成形，当凸缘外径触到检测机构16时，辗环程序完成，退出芯辊和副辗压轮等，吊走环件。本发明多功能卧式辗环机适用于不同辗压比的各类环件，特别是断面形状复杂的大型特种环件，如图4所示。该技术不仅显著地降低了原材料的耗损(达20%以上)、节省了机加工费用，而且还因锻造纤维流线呈仿形性而提高了零件的机械性能。该机可一机多用、且环件尺寸范围变化大，从而扩大了辗环机的适用范围，提高了辗环机的工作效率。多功能卧式辗环机新增部件结构简单、制造成本低、性能可靠寿命长。这种新机型不仅可用于新造，从而成为当前广泛使用的各种规格、型号的卧式辗环机的一种新机型，而且可以方便地对现有的卧式辗环机进行加装改造，使其升级更新为多功能卧式辗环机。
权利要求
1.多功能卧式辗环机，保留了普通卧式辗环机的床身、主辗压轮、芯辊、导向辊及定心机构、芯辊支承架、检测机构和轴向轧制机构等主要结构，其特征是在放置环件(6)的工作台面上、芯辊(5)运动中心线的两侧、导向辊(7)的对侧，增设了对称布置的两个副辗压轮(15)，它们由油缸(18)借助杠杆(14)推动或直接由油缸(24)推动。
2.按权利要求I所述的多功能卧式辗环机，其特征是采用副辗压轮兼作导向辊的方案，将导向辊和定心机构佈置到主辗压轮(2)的对侧，并将油缸(27)、连杆(28)和杠杆(14)都加以增强，使其能施加足夠的径向力，并使强有力的副辗压轮机构兼作导向辊并起定心作用。
全文摘要
多功能卧式辗环机保留了普通卧式辗环机的床身、主辗压轮、芯辊、导向辊及定心机构、芯辊支承架、检测机构和轴向轧制机构等主要结构，在芯辊运动中心线的两侧、导向辊的对侧，对称布置两个副辗压轮，它们由油缸借助杠杆推动或直接由油缸拖动它们在一定的轨迹上沿工件的径向进给施压，设备调整简便迅速，除了具备普通卧式辗环机的全部功能外，还适用于生产辗扩比大小不同且形状复杂的大型环件，扩大了普通卧式辗环机的应用范围，新增部件结构简单、制造成本低、性能可靠寿命长。它不仅可用于新造，而且也可对现行使用的卧式辗环机进行加装改造。
文档编号B21H1/06GK102527890SQ201210020568
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月6日 优先权日2011年11月21日
发明者华林, 江绍成, 钱东升 申请人:华林, 江绍成, 钱东升