一種精密環軋用軋制工裝

文／孫傳金，安鳳軍·丹東豐能工業股份有限公司

戰國時期人物馭龍圖

隨著市場競爭越來越激烈，環件的加工制造要求也越來越高，提高環件原材料利用率、降低制造成本以及保證產品質量將成為企業的核心競爭力。目前，國內軋制環件時，都是分成兩至三次將環鍛件軋制成形，不僅增加模具種類投入，而且延長了軋制時間，增加了生產成本。隨著軋制工裝在軋制過程中的受力影響，軋制工裝上的緊固機構將逐漸松動，使得軋制環件尺寸誤差較大、形狀不規則以及軋制過程不穩定，從而導致廢品的產生。

技術方案

為了解決環件軋制一次成形、軋制工裝零部件的松動及脫落問題，提供一種精密環軋用軋制工裝，具體方案如下。

⑴利用軋制工裝的型腔尺寸，在軋制過程中，將熱態原材料一次性充滿型腔，產品的截面尺寸由軋制工裝型腔保證；增大了環件在軋制過程中的塑性變形及原材料的流動性，保證了內部晶粒組織的連續性，消除了產品內部缺陷，提高了產品質量，避免了因軋制過程不穩定造成的不合格品。

⑵根據產品不同的截面尺寸更換主模以及主割刀，即可改變型腔尺寸，可以應用于大多數規格的產品；可一次軋制成形，軋制用時少、速度快，節省模具更換時間，一次投入可以持續使用，提高生產效率。

⑶設置了防轉機構，防止在軋制過程中，軋制工裝受軋制力的影響，造成軋制工裝零部件的松動及脫落，穩定軋制過程。

工作原理

此裝置由擋邊、主模、主割刀組成一次軋制成形的型腔，由芯模、半環、鍵和鎖緊環組成防轉機構，如圖1 所示。先用芯軸將坯料軋制至工藝要求的過渡尺寸后，再將其放置在軋制平臺的臺板上，將芯軸穿過芯模，利用由擋邊、主模及主割刀組成的型腔將熱態原材料一次性充滿型腔，實現一次軋制成形，并達到工藝要求的環件的尺寸。由于設置了防轉機構，增加了環件在軋制過程的穩定性。

圖1 精密環軋用軋制工裝剖視圖

實施方式

精密環軋用軋制工裝立體結構如圖2 所示，此工裝包括芯模、擋邊、主模、主割刀、半環、鍵、鎖緊環、鎖緊螺母及緊固件，其中芯模的軸向截面為中空的倒置“T”形，下端分別套設有擋邊、主模及主割刀，主模位于擋邊及主割刀之間，由主模、擋邊及主割刀形成容置環件熱態原材料、一次軋制成形的型腔；位于最下方的擋邊由“T”形的橫邊支撐限位。

圖2 精密環軋用軋制工裝立體結構示意圖

芯模的下端至少套設有一個主割刀，用于在環件內表面切割環形凹槽；該主割刀的上下兩端均有套設在芯模下端的擋邊，每個擋邊與主割刀之間均設有主模。當主割刀為多個時，相鄰主割刀之間有套設在芯模下端的主模。此工裝的主割刀為一個，其上下兩端各設置一個擋邊，每個擋邊與主割刀之間設置一個主模；擋邊、主模及主割刀均為圓環狀，主割刀的外表面為刀刃。

在芯模的上端套設有兩個半環，這兩個半環分別放置在位于最上方的擋邊上，并通過鎖緊環進行鎖緊。芯模上端的外表面沿軸向銑制有平面，該平面通過鍵與其中一個半環配合連接，再由鎖緊環鎖緊，起到防轉的作用，如圖3 所示。半環上方的芯模上設有鎖緊螺母，兩個半環通過鎖緊螺母軸向定位。

根據產品的不同尺寸更換主模以及主割刀，即可改變型腔尺寸，可以應用于大多數規格的產品。環件一次軋制成形的工作狀態如圖4 所示。

圖3 防轉機構的結構示意圖

圖4 一次軋制成形的工作狀態圖

圖5 鍛件形狀

生產應用

根據實際產品，計算出鍛件的形狀尺寸，如圖5所示，根據鍛件的形狀尺寸確定主模(圖6）、主割刀尺寸(圖7），再將主模、主割刀以及工裝的其他部件組成軋制型腔，最后，根據圖紙制作出工裝實物，如圖8 所示。鍛件生產工藝流程如圖9 所示，鍛件實物如圖10 所示。

圖6 主模

圖7 主割刀

圖8 工裝實物

圖9 工藝流程

圖10 鍛件實物

通過生產應用，實際鍛件尺寸滿足工藝要求，將熱態原材料一次性充滿工裝型腔，未見缺陷；根據產品不同的截面尺寸，只需更換主模以及主割刀，即可改變型腔尺寸，滿足不同產品需求；防轉機構能夠有效地防止工裝零部件的松動與脫落，穩定軋制過程。

結束語

對每件產品進行一次性軋制，軋制工時由原來的15 ～20min 減少到8 ～10min；終鍛溫度由原來的850℃提高到950℃，解決了以往大噸位產品軋制溫度過低導致型腔充不滿的問題，廢品率由5%下降到3%；節約原材料重量達8%～10%。