一种精密环轧用轧制工装

文／孙传金，安凤军·丹东丰能工业股份有限公司

战国时期人物驭龙图

随着市场竞争越来越激烈，环件的加工制造要求也越来越高，提高环件原材料利用率、降低制造成本以及保证产品质量将成为企业的核心竞争力。目前，国内轧制环件时，都是分成两至三次将环锻件轧制成形，不仅增加模具种类投入，而且延长了轧制时间，增加了生产成本。随着轧制工装在轧制过程中的受力影响，轧制工装上的紧固机构将逐渐松动，使得轧制环件尺寸误差较大、形状不规则以及轧制过程不稳定，从而导致废品的产生。

技术方案

为了解决环件轧制一次成形、轧制工装零部件的松动及脱落问题，提供一种精密环轧用轧制工装，具体方案如下。

⑴利用轧制工装的型腔尺寸，在轧制过程中，将热态原材料一次性充满型腔，产品的截面尺寸由轧制工装型腔保证；增大了环件在轧制过程中的塑性变形及原材料的流动性，保证了内部晶粒组织的连续性，消除了产品内部缺陷，提高了产品质量，避免了因轧制过程不稳定造成的不合格品。

⑵根据产品不同的截面尺寸更换主模以及主割刀，即可改变型腔尺寸，可以应用于大多数规格的产品；可一次轧制成形，轧制用时少、速度快，节省模具更换时间，一次投入可以持续使用，提高生产效率。

⑶设置了防转机构，防止在轧制过程中，轧制工装受轧制力的影响，造成轧制工装零部件的松动及脱落，稳定轧制过程。

工作原理

此装置由挡边、主模、主割刀组成一次轧制成形的型腔，由芯模、半环、键和锁紧环组成防转机构，如图1 所示。先用芯轴将坯料轧制至工艺要求的过渡尺寸后，再将其放置在轧制平台的台板上，将芯轴穿过芯模，利用由挡边、主模及主割刀组成的型腔将热态原材料一次性充满型腔，实现一次轧制成形，并达到工艺要求的环件的尺寸。由于设置了防转机构，增加了环件在轧制过程的稳定性。

图1 精密环轧用轧制工装剖视图

实施方式

精密环轧用轧制工装立体结构如图2 所示，此工装包括芯模、挡边、主模、主割刀、半环、键、锁紧环、锁紧螺母及紧固件，其中芯模的轴向截面为中空的倒置“T”形，下端分别套设有挡边、主模及主割刀，主模位于挡边及主割刀之间，由主模、挡边及主割刀形成容置环件热态原材料、一次轧制成形的型腔；位于最下方的挡边由“T”形的横边支撑限位。

图2 精密环轧用轧制工装立体结构示意图

芯模的下端至少套设有一个主割刀，用于在环件内表面切割环形凹槽；该主割刀的上下两端均有套设在芯模下端的挡边，每个挡边与主割刀之间均设有主模。当主割刀为多个时，相邻主割刀之间有套设在芯模下端的主模。此工装的主割刀为一个，其上下两端各设置一个挡边，每个挡边与主割刀之间设置一个主模；挡边、主模及主割刀均为圆环状，主割刀的外表面为刀刃。

在芯模的上端套设有两个半环，这两个半环分别放置在位于最上方的挡边上，并通过锁紧环进行锁紧。芯模上端的外表面沿轴向铣制有平面，该平面通过键与其中一个半环配合连接，再由锁紧环锁紧，起到防转的作用，如图3 所示。半环上方的芯模上设有锁紧螺母，两个半环通过锁紧螺母轴向定位。

根据产品的不同尺寸更换主模以及主割刀，即可改变型腔尺寸，可以应用于大多数规格的产品。环件一次轧制成形的工作状态如图4 所示。

图3 防转机构的结构示意图

图4 一次轧制成形的工作状态图

图5 锻件形状

生产应用

根据实际产品，计算出锻件的形状尺寸，如图5所示，根据锻件的形状尺寸确定主模(图6）、主割刀尺寸(图7），再将主模、主割刀以及工装的其他部件组成轧制型腔，最后，根据图纸制作出工装实物，如图8 所示。锻件生产工艺流程如图9 所示，锻件实物如图10 所示。

图6 主模

图7 主割刀

图8 工装实物

图9 工艺流程

图10 锻件实物

通过生产应用，实际锻件尺寸满足工艺要求，将热态原材料一次性充满工装型腔，未见缺陷；根据产品不同的截面尺寸，只需更换主模以及主割刀，即可改变型腔尺寸，满足不同产品需求；防转机构能够有效地防止工装零部件的松动与脱落，稳定轧制过程。

结束语

对每件产品进行一次性轧制，轧制工时由原来的15 ～20min 减少到8 ～10min；终锻温度由原来的850℃提高到950℃，解决了以往大吨位产品轧制温度过低导致型腔充不满的问题，废品率由5%下降到3%；节约原材料重量达8%～10%。