专利名称：一种窄凸起台阶轴楔横轧精确成形方法
技术领域：
本发明属于金属塑性成形技术领域，特别提供了一种窄凸起台阶轴楔横轧精确成形方法。
背景技术：
现有的楔横轧成形方法中，成形如图1所示带有窄凸起的台阶轴，其模具上按排列先后次序逐个展开的楔型凸起是布置在一条斜直线上(图2A-B线)。在此情况下，后一楔型凸起(以下简称后楔)的起楔点K与前一楔型凸起(以下简称为前楔)的结束点J有一纵向重叠距离L，且后楔M面沿纵向为直线。为了成形窄凸起的台阶G1面，必须按楔横轧轧齐理论将前楔从C-J面局部沿纵向做成轧齐曲面W。若后楔M面沿纵向仍全部为直线，则意味着后楔起始点K与前楔的横向垂直距离b大于该位置轧件凸起部分的宽度a，会在凸起部分封堵过多的材料，造成凸起部分直径超标和模具磨损加大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种窄凸起台阶轴楔横轧精确成形方法，可以提高对带有窄凸起的台阶轴的轧制精度和模具的使用寿命。
本发明是通过以下方式实现的在用楔横轧工艺轧制具有窄凸起台阶的阶梯轴时，楔横轧模具上与成形窄凸起台阶相关的后楔内侧面为曲面。该段曲面位置为后楔在纵向与前楔的重叠部分。即从与前楔结束点J对应的N点开始向前楔方向弯曲，并向前延伸至F点，形成S曲面。S曲面为与W曲面曲率相同，间隔为与窄凸起宽度a相应的平行曲面。W曲面为楔横轧轧齐曲面，按楔横轧轧齐理论设计计算。轧制时，将加热到1000℃～1200℃的棒料送入楔横轧机中轧制。轧制过程中，在窄凸起台阶的G1轧齐面未成形完了时，后楔即已开始成形窄凸起台阶的G2另一垂直面。一个轧制周期生产一个或一对带有窄凸起的台阶轴凸轮轴毛坯产品。
由于本发明采用S曲面线设计后楔内侧表面，使得后楔开始轧制后其模具M面始终与轧件G2面同步向外移动。所截取的轧件材料宽度始终是窄凸起的宽度a，避免了对窄凸起部分封料过多。这样可以精确控制金属体积，达到控制窄凸起部分直径长大超标问题。由于不再有多余体积，模具型槽磨损将大为减轻，从而可以显著提高模具寿命。本发明可用于轧制如内燃机凸轮轴那样具有多个窄凸起台阶的阶梯轴。
图1带有窄凸起的台阶轴产品示意图。图中a为窄凸起台阶的宽度，a＝8～25mm。D为台阶轴毛坯最大直径，D＝30～90mm，d为台阶轴轴颈凹档处直径，d＝20～60mm。G1为阶梯轴上窄凸起上的一个需要用楔横轧轧齐理论设计模具才能正确成形的侧面，G2为阶梯轴上同一窄凸起上的另一个垂直侧面。
图2为窄凸起台阶轴楔横轧精确成形方法模具楔型凸起布置(局部)示意图。其中，前一楔型凸起1，后一楔型凸起2，A为楔形凸起排列连线起点，B为楔形凸起排列连线结束点，J为前一楔型凸起的结束点，K为后一楔型凸起原来的开始点，C为曲面W得开始点，F为后一楔型凸起新的开始点，N为曲面S的结束点，M为后楔内侧面，a为前后两楔的间隔宽度，b为后楔原起始点K与前楔的横向垂直距离，L为后楔的原起楔点K与前楔的结束点J的纵向重叠距离。
图3一种六缸凸轮轴楔横轧毛坯图4为一种针对具有窄凸起台阶特性的六缸凸轮轴毛坯楔横轧模具展开图具体实施方式
以轧制图3所示一种具有窄凸起台阶特性的四缸凸轮轴毛坯为例说明本发明实施方式。图3为一六缸凸轮轴毛坯，其外圆直径为65毫米，轴颈直径为36毫米，凸轮宽度为20毫米，凸轮轴毛坯总长为978毫米。将直径为65毫米，长度为608毫米的圆钢加热到1150度，由送料机构送入楔横轧机待轧位置，在两个轧辊中轧制成形。轧辊直径为1200mm，轧辊模具的展开图如图4所示，其上与成形窄凸起台阶相关的后楔内侧面为与前楔轧齐曲面曲率一致的曲面。轧制过程中，在窄凸起台阶的G1轧齐面未成形完了时，后楔即已开始成形窄凸起台阶的G2另一垂直面。由凸轮轴中部向两边逐个凹档进行轧制。轧辊旋转一周生产一个六缸凸轮轴毛坯产品。
权利要求
1.一种窄凸起台阶轴楔横轧精确成形方法，其特征在于在用楔横轧工艺轧制具有窄凸起台阶的阶梯轴时，楔横轧模具上与成形窄凸起台阶相关的后一楔型凸起内侧面为曲面；该段曲面位置为后一楔型凸起在纵向与前一楔型凸起的重叠部分；从与前楔结束点J对应的N点开始向前楔方向弯曲，并向前延伸至F点，形成S曲面；S曲面为与W曲面曲率相同，距离为与窄凸起宽度相应的平行曲面；W曲面为楔横轧轧齐曲面；轧制时，将加热到1000℃～1200℃的棒料送入楔横轧机中轧制，轧制过程中，在窄凸起台阶的G1面未成形完了时，后楔已开始成形窄凸起台阶的G2面；一个轧制周期生产一个或一对带有窄凸起的台阶轴凸轮轴毛坯产品。
全文摘要
一种窄凸起台阶轴楔横轧精确成形方法，属于金属塑性成形技术领域。在用楔横轧工艺轧制具有窄凸起台阶的阶梯轴时，楔横轧模具上与成形窄凸起台阶相关的后一楔型凸起内侧面为曲面。该曲面为与前一楔型凸起的轧齐曲面曲率相同，间隔为与窄凸起宽度相应的平行曲面。轧制时，在窄凸起台阶的轧齐面未成形完了时，后一楔型即已开始成形窄凸起台阶的另一垂直面。优点在于，这样可以精确控制金属体积，提高产品精度与模具寿命；用于轧制如内燃机凸轮轴那样具有多个窄凸起台阶的阶梯轴。
文档编号B21H1/00GK101049605SQ200710099158
公开日2007年10月10日 申请日期2007年5月15日 优先权日2007年5月15日
发明者张康生, 胡正寰, 刘晋平, 杨翠萍 申请人:北京科技大学