专利名称：一种汽车发动机气门毛坯的二次楔入楔横轧精确成形方法
技术领域：
本发明属于轴类零件塑性成形领域，特别提供了一种汽车发动机气门毛坯的辊式 楔横轧二次楔入轧制精确成形方法，适用于汽车发动机气门毛坯的生产。
背景技术：
气门是发动机的重要配件，随着国内汽车工业的发展，气门的需求量越来越大，现 有的气门毛坯大多采用电热镦粗的方法生产，存在质量不稳定、加工过程中材料容易过烧 的问题，楔横轧技术是轴类零件塑性成形的先进工艺，该技术主要用于生产批量大的轴类 零件，具有高效、节材等特点，是节材节能的先进生产技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车发动机气门毛坯的辊式楔横轧二次楔入轧制精 确成形方法，可以高效率、高精度、高节材率和轧制断面收缩率比较大的汽车发动机气门毛 坯。本发明是一种汽车发动机气门毛坯的辊式楔横轧二次楔入轧制精确成形方法，将 金属圆棒料在加热装置中加热至1100°C 1180°C后，通过轴向进料装置置于上、下模具之 间的孔型，工作时，带有楔型模具的轧辊同向旋转，加热的金属圆棒料在模具斜楔侧壁及顶 面作用下做回转运动，首先，圆棒料进入一次楔轧制，然后轧件进入二次楔轧至最终毛坯尺 寸，轧件经过一次楔和二次楔大小不同的孔型两次进行径向压缩、轴向延伸变形后，将成形 后的轧件从中间切断后即可得到一对汽车发动机气门毛坯，如此模具旋转一圈，即生产一 对汽车发动机气门毛坯，所述的下模是由接料段、一次楔和二次楔组成，所述的上模是由一 次楔和二次楔组成，所述的一次楔和二次楔都由楔入段、展宽段和精整段组成，一次楔和二 次楔在基圆圆周上前后布置，所述的上模和下模的一次楔和二次楔分别组成两个不同的孔 型，一次楔轧制断面收缩率为45% 65%，二次楔轧制断面收缩率为45% 65%，所述的 一次楔模具参数为成形角h、展宽角^和模具斜楔侧壁与顶面夹角楔尖圆角礼，所述的 二次楔的模具参数为成形角a2、展宽角和模具斜楔侧壁与顶面夹角楔尖圆角民，一次 楔成形角a 和二次楔成形角a 2的范围为26° 36°，一次楔展宽角0工和二次楔展宽 角32的范围为5° 10°，一次楔楔尖圆角队和二次楔楔尖圆角半径&的范围为3mm 10mmo本发明的另一个技术方案是上述的轧件需要在一付模具中的一次楔和二次楔上 经过两次连续径向压缩、轴向延伸变形后完成。本发明的有益效果是由于采用上述技术方案，本发明与传统的电热镦粗工艺相 比，使用楔横轧技术生产汽车发动机气门毛坯具有如下优点1)楔横轧使用的大直径、热轧材坯料比电热镦粗使用的小直径、冷拔材坯料价格 便宜，可节约成本；2)生产效率提高，采用楔横轧工艺生产率可达12件/分 20件/分；
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3)成品率提高，电热镦粗过程中坯料易过烧产生废品，采用楔横轧工艺成品率可 提高至99%以上；4)模具寿命提高，采用楔横轧工艺每副模具可生产30万件以上；5)有利于终锻成形，采用二次楔入轧制成形时，可以保证其后续工序的终锻成形 的高径比在1 2之间，这样有利于后面终锻成形。综上所述，使用辊式楔横轧二次楔技术生产汽车发动机气门毛坯可降低成本，提 高生产率，带来显著的经济效益。
图1是本发明经过一次楔轧制后轧件的示意图；图2是本发明经过二次楔轧制后轧件的示意图；图3是本发明的轧制原理图，图中省略了前面的一块导板；图4是本发明成形气门毛坯的上模具孔型展开图；图5是本发明成形气门毛坯的上模具一次楔展宽段孔型展开图的A-A剖面图；图6是本发明成形气门毛坯的上模具一次楔精整段孔型展开图的B-B剖面图；图7是本发明成形气门毛坯的上模具二次楔展宽段孔型展开图的C-C剖面图；图8是本发明成形气门毛坯的上模具二次楔展宽段孔型展开图的D-D剖面图；图9是本发明的一种汽车发动机气门毛坯的示例产品。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明的技术方案做进一步的阐述。实例一如图4、图5、图6 、图7、图8、图9所示为精确成形的汽车发动机气门毛坯的一个 实例，将具有一次楔和二次楔成形角Q1= Ci2 = 32°，一次楔和二次楔展宽角P1= β2 =r，楔尖圆角半径为R1 = R2 = 5mm的辊式模具安装在辊式楔横轧机上，模具展开图为 如图4所示，将直径为Φ20πιπι，长度为108mm的金属圆棒料通过电磁感应炉加热至1150°C 后，通过轴向送料装置置于上下模具之间的孔型，在楔的作用下回转运动，把圆棒料首先 从Φ20mm轧至Φ 13mm，其一次楔轧制断面收缩率为57. 8%，然后把Φ 13mm轧至Φ8. 5mm, 其二次楔断面收缩率为57. 2%，其总的断面收缩率达到81.9%，轧件连续经过两次径向压 缩、轴向延伸变形后，将成形的轧件从中间切断后即形成长度为160. 5mm，台阶过渡圆角半 径为10mm，细杆直径为8. 5mm,长度为134mm的一对汽车发动机气门毛坯(如图9所示)。实例二将具有一次楔和二次楔成形角α i = α 2 = 26°，一次楔和二次楔展宽角β工= β2= 10°，楔尖圆角半径为R1 = R2 = 3mm的辊式模具安装在辊式楔横轧机上，将直径为 Φ20πιπι，长度为108mm的金属圆棒料通过电磁感应炉加热至1180°C后，通过轴向送料装置 置于上下模具之间的孔型，在楔的作用下回转运动，把圆棒料首先从Φ20πιπι轧至Φ13πιπι， 其一次楔轧制断面收缩率为57.8%，然后把Φ 13mm轧至Φ8. 5mm，其二次楔断面收缩率 为57.2%，其总的断面收缩率达到81.9%，轧件连续两次径向压缩、轴向延伸变形后，将 成形的轧件从中间切断后即形成长度为160. 5mm，台阶过渡圆角半径为10mm，细杆直径为8. 5mm，长度为134mm的一对汽车发动机气门毛坯。实例三将具有一次楔和二次楔成形角a 1 = a 2 = 36°，一次楔和二次楔展宽角3 1 =32 = 5°，楔尖圆角半径为Rl = R2 = 10mm的辊式模具安装在辊式楔横轧机上。将 直径为OlSmm，长度为134mm的金属圆棒料通过电磁感应炉加热至1100°C后，通过轴向送 料装置置于上下模具的孔型之间，在楔的作用下回转运动，把圆棒料首先从018mm轧至 ①12. 5mm，其一次楔轧制断面收缩率为51. 78%，然后把①12. 5mm轧至①8. 5mm，其二次楔 断面收缩率为53. 76%，其总的断面收缩率达到77.7%，轧件连续两次径向压缩、轴向延伸 变形后，将成形的轧件从中间切断后即形成长度为180mm，台阶过渡圆角半径为10mm，细杆 直径为8. 5mm，长度为133mm的一对汽车发动机气门毛坯。
权利要求
一种汽车发动机气门毛坯的二次楔入楔横轧精确成形方法，其特征在于将金属圆棒料在加热装置中加热至1100℃～1180℃后，通过轴向进料装置置于上、下模具之间的孔型，工作时，带有楔型模具的轧辊同向旋转，加热的金属圆棒料在模具斜楔侧壁及顶面作用下做回转运动，首先，圆棒料进入一次楔轧制，然后轧件进入二次楔轧至最终毛坯尺寸，轧件经过一次楔和二次楔大小不同的孔型两次进行径向压缩、轴向延伸变形后，将成形后的轧件从中间切断后即可得到一对汽车发动机气门毛坯，如此模具旋转一圈，即生产一对汽车发动机气门毛坯，所述的下模是由接料段、一次楔和二次楔组成，所述的上模是由一次楔和二次楔组成，所述的一次楔和二次楔都由楔入段、展宽段和精整段组成，一次楔和二次楔在基圆圆周上前后布置，所述的上模和下模的一次楔和二次楔分别组成两个不同的孔型，一次楔轧制断面收缩率为45％～65％，二次楔轧制断面收缩率为45％～65％，所述的一次楔模具参数为成形角α1、展宽角β1和模具斜楔侧壁与顶面夹角楔尖圆角R1，所述的二次楔的模具参数为成形角α2、展宽角β2和模具斜楔侧壁与顶面夹角楔尖圆角R2，一次楔成形角α1和二次楔成形角α2的范围为26°～36°，一次楔展宽角β1和二次楔展宽角β2的范围为5°～10°，一次楔楔尖圆角R1和二次楔楔尖圆角半径R2的范围为3mm～10mm。
2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机气门毛坯的二次楔入楔横轧精确成形方法， 其特征在于所述的轧件需要在一付模具中的一次楔和二次楔上经过两次连续径向压缩、 轴向延伸变形后完成。
全文摘要
本发明是一种汽车发动机气门毛坯的二次楔入楔横轧精确成形方法，将圆棒料通过轴向进料装置置于上下模具之间的孔型，带有楔型模具的轧辊同向旋转，轧件在回转过程中，首先进入模具中一次楔轧制，模具继续旋转运动，轧件进入模具二次楔轧制，轧件经过连续两次进行径向压缩、轴向延伸变形后，将成形后的轧件从中间切断后即可得到一对汽车发动机气门毛坯，如此模具旋转一圈，即可生产一对汽车发动机气门毛坯，楔型模具成形角为α＝26°～36°，展宽角为β＝5°～10°，楔尖圆角R＝3mm～10mm，本发明与传统的电热镦粗工艺相比的优点是降低成本，提高生产率，带来显著的经济效益。
文档编号B21H1/14GK101856706SQ20101019454
公开日2010年10月13日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者刘晋平, 张康生, 杨翠苹, 王晓飞, 胡正寰, 郑振华, 黄江华 申请人:北京科技大学