專利名稱：一種確定圓截面多級(jí)臺(tái)階軸自由鍛造毛坯輔料料重的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種多級(jí)臺(tái)階軸自由鍛毛坯輔料料重的設(shè)計(jì)方法，尤其涉及的是一種確定圓截面多級(jí)臺(tái)階軸自由鍛造毛坯輔料料重的方法。
背景技術(shù)：
在制定復(fù)雜的多級(jí)臺(tái)階軸自由鍛工藝時(shí)，技術(shù)上希望使其鍛造毛坯的重量既能鍛打出合格的臺(tái)階軸鍛件，又達(dá)到節(jié)省材料的目的。但是，對(duì)于復(fù)雜的多級(jí)臺(tái)階軸毛坯重量確定，由于臺(tái)階軸鍛造變形的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的實(shí)際工藝設(shè)計(jì)中要做到此點(diǎn)是十分困難的。一股多級(jí)臺(tái)階軸自由鍛造工藝設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證能打出合格的臺(tái)階軸鍛件，除了要考慮合適的鍛件本體重量和耗損外，還必須考慮在拔長變形過程中避免由于端部材料不足而產(chǎn)生凹心缺陷，如圖1所示。為此，鍛造毛坯重量的確定還必須考慮增加端部的工藝輔料DF的重量， 增加的原則一股是保證端部有足夠的材料使端部臺(tái)階的長度A不小于其相鄰臺(tái)階的直徑D 的1/3，如圖2所示。另外，臺(tái)階軸在鍛造完成后，端部多余的材料在臺(tái)階軸端部往往形成鼓形，其形狀如圖3所示，由此而增加的切頭料重為Gw，其重量一股按Gw= 1.8XD3計(jì)算，式中D為軸端的直徑。端部的工藝輔料DF的重量與切頭料重Gw之和稱為工藝料重GY。因此，傳統(tǒng)的多級(jí)臺(tái)階軸毛坯重量的計(jì)算公式為臺(tái)階軸毛坯重量=鍛件本體重量+耗損+工藝料重GY上式中，鍛件本體重量由鍛件的幾何尺寸和材料密度可以計(jì)算出來，其耗損可以由加熱的燒損率和鍛件本體重量相乘得出。因此，確定多級(jí)臺(tái)階軸毛坯準(zhǔn)確重量的關(guān)鍵是合理確定兩端的工藝料重GY。對(duì)于多級(jí)臺(tái)階軸毛坯工藝料重GY的計(jì)算，傳統(tǒng)的做法是不分情況，一概計(jì)為端部的工藝輔料DF的重量與切頭料重Gw之和，這是一種偏保守的計(jì)算方法，往往導(dǎo)致多級(jí)臺(tái)階軸毛坯重量的增加，造成了材料的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明提供了一種確定圓截面多級(jí)臺(tái)階軸自由鍛造毛坯輔料料重的方法，充分考慮到端部的工藝輔料與切頭料重之間的關(guān)系從而確定工藝料重。技術(shù)方案本發(fā)明包括以下步驟(1)計(jì)算切頭料重Gw，第一級(jí)臺(tái)階軸本體重量G1，第二級(jí)臺(tái)階軸本體重量(；2 ；(2)將G1和(；2折算為直徑為D3,等效長度為LQ2的圓柱體；(3)判斷LA是否小于D3/3，如是，則計(jì)算第二級(jí)工藝輔料的重量G%2，然后進(jìn)入步驟⑷；如不是，則第二級(jí)工藝輔料GFl2為零，進(jìn)入步驟；(4)將G1和第二級(jí)工藝輔料的重量Gfl2之和折算為直徑為D2，等效長度為LQ1的圓柱體；(5)判斷IA是否小于D2/3，如是，則計(jì)算第一級(jí)工藝輔料的重量Gfu，然后進(jìn)入步驟(6)；如不是，則第一級(jí)工藝輔料Gfu為零，進(jìn)入步驟(6)；(6)總的工藝輔料的重量= GFU+G%2，判斷是否大于613，如是則6貞=0，進(jìn)入步驟(7)，如不是則= 0，進(jìn)入步驟(7)；(7)計(jì)算臺(tái)階軸的一端最終工藝料重GY = Gfl+Gw ；重復(fù)計(jì)算臺(tái)階軸另一端的最終工藝料重，兩端的最終工藝料重之和即為總的工藝料重。所述步驟(1)中G切、G1 和(；2 計(jì)算方法如下=(^ = LSxZ)13 ,Gl=XXinI^XD2lXLl, ( 2=rX(;r/4)XjD22XZ2，其中r是材料的密度，π是圓周率，D1是第一級(jí)臺(tái)階軸的直徑，L1是第一級(jí)臺(tái)階軸的長度，D2是第二級(jí)臺(tái)階軸的直徑，L2是第二級(jí)臺(tái)階軸的長度。所述步驟O)中，= (G1 +( )/(rX(;r/4)XD23)，D3是最大臺(tái)階軸的直徑。所述步驟(3)中，GFi2=(r X (;r / 4) χ D32 X D3 / 3) - (G1 +G2)。所述步驟⑷中，LQ1=(0, +Gfl2)/(rχ(π/4)χ 22)0所述步驟(5)中，=(rχ(;r/4)χD22xD2/3)~(G1 +Gfl2)。本發(fā)明的工作原理是在臺(tái)階軸自由鍛造過程中，端部的工藝輔料DF和切頭料重 6貞這兩部分材料最終要轉(zhuǎn)移到臺(tái)階軸的軸端，如果端部的工藝輔料DF的重量大于或者等于切頭料重Gw，端部的工藝輔料DF其實(shí)質(zhì)扮演了切頭料重GwW角色，此時(shí)就不必再考慮增加切頭料重Gw。反之，切頭料重GwB演了工藝輔料DF的角色，此時(shí)就不必再考慮增加端部的工藝輔料DF。因此，在確定多級(jí)臺(tái)階軸工藝料重GY計(jì)算中應(yīng)考慮端部的工藝輔料與切頭料重之間的取舍關(guān)系。此外，由于在鍛造過程中各臺(tái)階是由中間逐個(gè)向端部鍛造出來的，不僅端部臺(tái)階可能鍛造不出來，需要增加端部的工藝輔料即第一級(jí)工藝輔料FL1，其相鄰的第二級(jí)臺(tái)階也可能鍛不出，即也需要增加工藝輔料即第二級(jí)工藝輔料FL2。由于第二級(jí)工藝輔料客觀存在的可能性，在確定多級(jí)臺(tái)階軸工藝料重GY時(shí)，還必須考慮第一、第二級(jí)工藝輔料的計(jì)算才能最終確定復(fù)雜多級(jí)臺(tái)階軸自由鍛造毛坯的精確重量。有益效果本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用本發(fā)明確定工藝料重GY，可以保證鍛造出合格的臺(tái)階軸鍛件，有效地解決了多級(jí)臺(tái)階軸自由鍛毛坯重量準(zhǔn)確確定的問題，使確定的鍛造毛坯既可以鍛打出合格的臺(tái)階軸鍛件，又使材料的耗損最少。


圖1是產(chǎn)生凹心缺陷的臺(tái)階軸鍛件；圖2是增加端部的工藝輔料的臺(tái)階軸；圖3是端部形成鼓形的臺(tái)階軸；圖4是多級(jí)臺(tái)階軸一端的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是多級(jí)臺(tái)階軸鍛造第二級(jí)臺(tái)階的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是多級(jí)臺(tái)階軸鍛造第一級(jí)臺(tái)階的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明設(shè)計(jì)流程圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖4所示，本實(shí)施例需要鍛造的圓截面多級(jí)臺(tái)階軸為三級(jí)鋼質(zhì)臺(tái)階軸，最終需要滿足的尺寸為 -D1 = 250mm, D2 = 350mm, D3 = 400mm, L1 = 100mm, L2 = 110mm,鋼材的密度為r = 0. 0078克/mm3，π是圓周率。根據(jù)多級(jí)臺(tái)階軸鍛造變形過程，其各級(jí)臺(tái)階鍛造一股是由中間逐個(gè)向端部鍛出的。本例中是先鍛出第二級(jí)臺(tái)階，如圖5所示，再鍛造出第一級(jí)臺(tái)階即端部臺(tái)階，如圖6所示。并且在鍛造過程中工藝輔料與端部切頭料重均伴隨著第一、第二級(jí)臺(tái)階的鍛出而轉(zhuǎn)移到端部。如圖7所示，本實(shí)施包括以下步驟(1)計(jì)算切頭料重Gw，第一級(jí)臺(tái)階軸本體重量G1，第二級(jí)臺(tái)階軸本體重量(；2，
G切=1.8 χ D13 =28. 13kg,G1 =r χ (;r/4) χD12 χZ1 =38. 29kg,G2=rx(^/4)xZ)22xZ2=82. 55kg；(2)如圖5所示，將G1和( 折算為直徑為D3，等效長度為LQ2的圓柱體，LQ2 =(G^G2)/CrxC π/4)χDp =(38. 29+82. 55)/(0. 0078 X (π/4) X4002)=l 23. 3mm；(3)判斷是否小于1)3/3，如是，為了避免臺(tái)階的端部產(chǎn)生凹心缺陷，則需要計(jì)算第二級(jí)工藝輔料的重量G%2，GFi2=(rX(;r/4)XZ)32 χ馬/3)-(^+6)=9. 85kg，然后進(jìn)入步驟⑷；如不是，則第二級(jí)工藝輔料Gm為零，進(jìn)入步驟；(4)如圖6所示，將G1和第二級(jí)工藝輔料的重量Gm之和折算為D2,等效長度為LQ1 的圓柱體，LQ1 =CG1 +Gpl2 )/(r χ (;r / 4) χ D22) =64. 2讓；(5)判斷Uj1是否小于D2/3，如是，則計(jì)算第一級(jí)工藝輔料的重量Gfu， GFil=(rX(;r/4)X/)22x馬/力-權(quán)+^^2)=39.381^，然后進(jìn)入步驟(6)；如不是，則第一級(jí)工藝輔料Gfu為零，進(jìn)入步驟(6)；(6)總的工藝輔料的重量Gfl = GFL1+GFL2 = 49. 23kg,由于無論是工藝輔料FL還是切頭料重Gw，在鍛造過程中均不會(huì)消失，該部分材料將伴隨著一、二級(jí)臺(tái)階的鍛造過程進(jìn)行材料的轉(zhuǎn)移，最終停留在臺(tái)階軸的端部，因此，判斷是否大于Gw，如是則Gw= 0，臺(tái)階軸工藝料重GY在計(jì)算時(shí)僅需要考慮總的工藝輔料料重G%，而不必考慮切頭料重Gw，本實(shí)施例中大于Gw，則Gw= 0 ；因此，臺(tái)階軸一端的工藝料重GY應(yīng)等于一端工藝輔料料重Gfl或切頭料重Gw，兩者取其大者；(7)計(jì)算臺(tái)階軸的一端最終工藝料重GY = GFL+G切=49. 23kg ；
重復(fù)計(jì)算臺(tái)階軸另一端的最終工藝料重，兩端的最終工藝料重之和即為總的工藝料重。當(dāng)確定臺(tái)階軸兩端工藝料重后，便可以準(zhǔn)確確定了多級(jí)臺(tái)階軸自由鍛毛坯的重量了。如按照老的工藝計(jì)算則老工藝料重GY =切頭料重。^+端部工藝輔料(iDF，式中切頭料重G切=1.8 χ D13 =28. 13kg，第一級(jí)臺(tái)階本體重量G^rxCwMk/^2XZ1=38. 29kg,端部工藝輔料Gdf=(r χ (;r/4) χ D22 χ D2 /3)-^=49. 25kg，老工藝料重GY =切頭料重G切+端部工藝輔(iDF = 28. 13+49. 25 = 77. 38kg。對(duì)比可以，本實(shí)施例相比老工藝，可以減少料重28. Mkg，極大的減少的原材料的消耗。
權(quán)利要求
1.一種確定圓截面多級(jí)臺(tái)階軸自由鍛造毛坯輔料料重的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)計(jì)算切頭料重Gw，第一級(jí)臺(tái)階軸本體重量G1，第二級(jí)臺(tái)階軸本體重量(；2；(2)將G1和(；2折算為直徑為D3,等效長度為W2的圓柱體；(3)判斷W2是否小于D3/3，如是，則計(jì)算第二級(jí)工藝輔料的重量Gfl2,然后進(jìn)入步驟⑷；如不是，則第二級(jí)工藝輔料Gfl2為零，進(jìn)入步驟；(4)將G1和第二級(jí)工藝輔料的重量之和折算為直徑為D2,等效長度為IA的圓柱體；(5)判斷IA是否小于D2/3，如是，則計(jì)算第一級(jí)工藝輔料的重量Gfu，然后進(jìn)入步驟(6)；如不是，則第一級(jí)工藝輔料Gfu為零，進(jìn)入步驟(6)；(6)總的工藝輔料的重量GFl= GFU+GFL2，判斷GFL是否大于G切，如是則G切=0，進(jìn)入步驟(7)，如不是則Gfl = O,進(jìn)入步驟(7)；(7)計(jì)算臺(tái)階軸的一端最終工藝料重GY= Gfl+Gw ；重復(fù)計(jì)算臺(tái)階軸另一端的最終工藝料重，兩端的最終工藝料重之和即為總的工藝料重。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定圓截面多級(jí)臺(tái)階軸自由鍛造毛坯輔料料重的方法，其特征在于，所述步驟⑴中Gw、Gjn(i2計(jì)算方法如下&=1.8χΑ3， (^Ηχα/Ρχ/^χΑ^Ηχα/Ρχ/^χ盡，其中r是材料的密度，π是圓周率，D1是第一級(jí)臺(tái)階軸的直徑，L1是第一級(jí)臺(tái)階軸的長度，D2是第二級(jí)臺(tái)階軸的直徑，L2是第二級(jí)臺(tái)階軸的長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種確定圓截面多級(jí)臺(tái)階軸自由鍛造毛坯輔料料重的方法， 其特征在于，所述步驟O)中，1^=(6+6)/(1^(^/4^/ 2), D3是最大臺(tái)階軸的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種確定圓截面多級(jí)臺(tái)階軸自由鍛造毛坯輔料料重的方法， 其特征在于，所述步驟(3)中，GmKrx&Mk^xZV3)-^+^)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種確定圓截面多級(jí)臺(tái)階軸自由鍛造毛坯輔料料重的方法， 其特征在于，所述步驟0)中，丄a^G+GmMrx&MkA2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種確定圓截面多級(jí)臺(tái)階軸自由鍛造毛坯輔料料重的方法， 其特征在于，所述步驟(5)中，GFLl=(vπ/4)χD22 χD2 /T)-(GJGfJ。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種確定圓截面多級(jí)臺(tái)階軸自由鍛造毛坯輔料料重的方法，該方法包括以下步驟計(jì)算G切，G1，G2；將G1和G2折算為直徑為D3，等效長度為LQ2的圓柱體；判斷LQ2是否小于D3/3，如是，計(jì)算第二級(jí)工藝輔料的重量GFL2，如不是，GFL2為零；將G1和GFL2之和折算為直徑為D2，等效長度為LQ1的圓柱體，判斷LQ1是否小于D2/3，如是，則計(jì)算第一級(jí)工藝輔料的重量GFL1；如不是，則第一級(jí)工藝輔料GFL1為零；總的工藝輔料的重量，判斷GFL是否大于G切，如是則G切＝0，如不是則GFL＝0；計(jì)算臺(tái)階軸的一端最終工藝料重。應(yīng)用本發(fā)明確定工藝料重GY，可以保證鍛造出合格的臺(tái)階軸鍛件，有效地解決了多級(jí)臺(tái)階軸自由鍛毛坯重量準(zhǔn)確確定的問題，使確定的鍛造毛坯既可以鍛打出合格的臺(tái)階軸鍛件，又使材料的耗損最少。
文檔編號(hào)B21K1/06GK102363194SQ20111020565
公開日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者史翔, 周伯榮, 張利, 徐元生, 楊清林 申請(qǐng)人:南京迪威爾重型鍛造股份有限公司