旋壓成形工藝分析

匯報(bào)人 XXX 金屬旋壓成形工藝 第1頁(yè) 匯 第2頁(yè) 匯報(bào)提綱 一 旋壓的概念 特點(diǎn) 分類及發(fā)展簡(jiǎn)介二 普通旋壓成形技術(shù)三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù)四 特殊旋壓成形技術(shù)五 建議 匯 第2頁(yè) 第3頁(yè) 一 旋壓的概念 特點(diǎn) 分類及發(fā)展簡(jiǎn)介 1 旋壓成形的概念旋壓是綜合了鍛造 擠壓 拉伸 彎曲 環(huán)軋 橫軋和滾壓等工藝特點(diǎn)的少 無切削的先進(jìn)加工工藝 廣泛地應(yīng)用于回轉(zhuǎn)體零件的加工成形中 是根據(jù)材料的塑性特點(diǎn) 將毛坯裝卡在芯模上并隨之旋轉(zhuǎn) 選用合理的旋壓工藝參數(shù) 旋壓工具 旋輪或其他異形件 與芯模相對(duì)連續(xù)地進(jìn)給 依次對(duì)工件的極小部分施加變形壓力 使毛坯受壓并產(chǎn)生連續(xù)逐點(diǎn)變形而逐漸成形工件的一種先進(jìn)塑性加工方法 匯 第3頁(yè) 第4頁(yè) 一 旋壓的概念 特點(diǎn) 分類及發(fā)展簡(jiǎn)介 2 旋壓成形工藝的特點(diǎn) 1 在旋壓過程中 旋輪 或鋼球 對(duì)坯料逐點(diǎn)施壓 接觸面積小 單位壓力可達(dá)250 350公斤力 毫米2以上 對(duì)于加工高強(qiáng)度難變形材料 所需總變形力較小 從而使功率消耗大大降低 2 坯料的金屬晶粒在三向變形力的作用下 沿變形區(qū)滑移面錯(cuò)移 滑移面各滑移層的方向與變形方向一致 因此 金屬纖維保持連續(xù)完整 3 強(qiáng)力旋壓可使制品達(dá)到較高的尺寸精度和表面光潔度 在旋壓過程中 旋輪不僅對(duì)被旋壓的金屬有壓延的作用 還有平整的作用 因此制品表面光潔度高 匯 第4頁(yè) 第5頁(yè) 一 旋壓的概念 特點(diǎn) 分類及發(fā)展簡(jiǎn)介 4 制品范圍很廣 根據(jù)旋壓機(jī)的能力可以制作大直徑薄壁管材 特殊管材 變截面管材以及球形 半球形 橢圓形 曲母線形以及帶有階梯和變化壁厚的幾乎所有回轉(zhuǎn)體制件 如火箭 導(dǎo)彈和衛(wèi)星的鼻錐和殼體 潛水艇滲透密封環(huán)和魚雷外殼 雷達(dá)反射鏡和探照燈外殼 噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩和原動(dòng)機(jī)零件 液壓缸 壓氣機(jī)外殼和圓筒 渦輪軸 噴管 電視錐 燃燒室錐體以及波紋管 5 同一臺(tái)旋壓設(shè)備可進(jìn)行旋壓 接縫 卷邊 縮頸 精整等加工 因而可生產(chǎn)多種產(chǎn)品 同時(shí)產(chǎn)品規(guī)格范圍大 匯 第5頁(yè) 第6頁(yè) 一 旋壓的概念 特點(diǎn) 分類及發(fā)展簡(jiǎn)介 6 坯料來源廣 可采用空心的沖壓件 擠壓件 鑄件 焊接件 機(jī)加工的鍛件和軋制件以及圓板作坯料 能旋壓有色金屬 黑色金屬以及含鈦 鉬 鎢 鉭 鈮一類難變形的合金金屬 7 在旋壓過程中 由于被旋壓坯料近似逐點(diǎn)變形 因此 其中任何夾渣 夾層 裂紋 砂眼等缺陷很容易暴露出來 這樣旋壓過程也附帶起到了對(duì)制品的自動(dòng)檢驗(yàn)的作用 8 金屬旋壓與板材沖壓相比較 金屬旋壓能大大簡(jiǎn)化工藝所使用的裝備 一些需要多次沖壓的制件 旋壓一次即可制造出來 匯 第6頁(yè) 第7頁(yè) 一 旋壓的概念 特點(diǎn) 分類及發(fā)展簡(jiǎn)介 3 旋壓工藝的分類按照旋壓的變形特點(diǎn) 旋壓工藝可分為普通旋壓和強(qiáng)力旋壓 變薄旋壓 簡(jiǎn)稱普旋和強(qiáng)旋 普通旋壓屬材料形狀改變 強(qiáng)力旋壓屬于材料厚度變化 按照旋壓的變形條件 旋壓工藝可分為熱旋壓和冷旋壓兩類 冷旋壓在室溫狀態(tài)下進(jìn)行 熱旋壓則是將工件加熱到一定溫度下進(jìn)行 熱旋壓主要是用于塑性差的難成形材料及旋壓變形量大的場(chǎng)合 按照旋壓件的形狀特點(diǎn) 旋壓工藝可分為筒形件旋壓和異形件旋壓兩類 由于旋壓件都是在其自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中成形的 因此所有的旋壓件都是旋轉(zhuǎn)體零件 例外的只是旋出母線的形狀及其與旋轉(zhuǎn)軸線的相互位置關(guān)系不同而已 由于旋壓設(shè)備的自動(dòng)化程度的不斷提高 旋壓工藝技術(shù)的不斷改進(jìn) 使得旋壓技術(shù)在原有基礎(chǔ)上又派生出了多種旋壓成型方法 例如 超聲波旋壓法 通用芯模旋壓法 斜扎式旋壓法 多旋輪的錯(cuò)距旋壓法 劈開旋壓法 射流旋壓法等 匯 第7頁(yè) 第8頁(yè) 一 旋壓的概念 特點(diǎn) 分類及發(fā)展簡(jiǎn)介 4 旋壓成形技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介旋壓技術(shù)作為一種先進(jìn)的工藝加工方法與我國(guó)古代的陶瓷制坯作業(yè)相似 并有源于中國(guó)之說 據(jù)文獻(xiàn)記載 我國(guó)遠(yuǎn)在公元前3500年至4000年的殷商時(shí)代就已采用旋壓制作陶瓷制品 至今我國(guó)陶瓷器的加工仍保留了旋壓技術(shù)的特點(diǎn) 這種制陶工藝發(fā)展到約十世紀(jì)初就孕育出了金屬普通旋壓工藝 當(dāng)時(shí)將金屬 如銀 錫和銅等 薄板旋壓成各種瓶 罐 壺和盤等容器 或裝飾品 我國(guó)唐代銀碗的表面有旋壓痕跡 這充分表明我國(guó)的普通旋壓成形技術(shù)可追溯到唐代 這項(xiàng)技術(shù) 13 14世紀(jì)先傳到歐洲 1840年前后 旋壓技術(shù)又由約旦傳到美國(guó) 匯 第8頁(yè) 第9頁(yè) 一 旋壓的概念 特點(diǎn) 分類及發(fā)展簡(jiǎn)介 最古老旋壓設(shè)備主要是由人力驅(qū)動(dòng) 使用棒形工具使坯料成形 后來又借助于水利和蒸汽動(dòng)力驅(qū)動(dòng) 初級(jí)階段 主要用于薄殼零件的批量生產(chǎn) 因受限于操作者技術(shù)的熟練程度和體力 發(fā)展受到制約 我國(guó)早期的工藝品制胎和銅鋁制品曾采用手工旋壓成型 電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn) 使得旋壓機(jī)的主軸可以采用電機(jī)驅(qū)動(dòng) 進(jìn)而旋壓工具也由原來的木質(zhì)搟棒逐漸改用金屬旋輪 使得旋壓技術(shù)有了重大的突破 其應(yīng)用范圍和加工能力大大地?cái)U(kuò)大和提高 在18世紀(jì)60年代末期 德國(guó)出現(xiàn)了第一個(gè)金屬旋壓技術(shù)的專利 匯 第9頁(yè) 第10頁(yè) 一 旋壓的概念 特點(diǎn) 分類及發(fā)展簡(jiǎn)介 5 旋壓成形技術(shù)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展我國(guó)旋壓技術(shù)發(fā)展始于20世紀(jì)60年代初期 先后有北京有色金屬研究總院 北京航空工程研究所 中國(guó)兵器工業(yè)第五五研究所等單位率先開展旋壓技術(shù)工藝和設(shè)備的研究 隨后 兵器 航空 航天 核工業(yè) 汽車等行業(yè)也陸續(xù)開展了旋壓技術(shù)研究與開發(fā) 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) 當(dāng)前全國(guó)從事旋壓技術(shù)的單位不斷增加 擁有旋壓設(shè)備近千臺(tái) 從事旋壓技術(shù)的人員數(shù)以千計(jì) 匯 第10頁(yè) 第11頁(yè) 一 旋壓的概念 特點(diǎn) 分類及發(fā)展簡(jiǎn)介 國(guó)外技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家 其旋壓技術(shù)已日臻成熟 國(guó)內(nèi)旋壓技術(shù)近年來發(fā)展迅速 隨著對(duì)外引進(jìn)和自主創(chuàng)新能力的提高 與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家旋壓技術(shù)的差距正在縮短 匯 第11頁(yè) 第12頁(yè) 二 普通旋壓成形技術(shù) 普通旋壓成形作為發(fā)展較早的一項(xiàng)旋壓成形技術(shù) 具有悠久的歷史 工藝裝備技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了由手工到機(jī)械 由靠模仿型到錄返 數(shù)控的全過程 由于零件種類繁多 所以普旋的成形設(shè)備也較為復(fù)雜多樣 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展 數(shù)控設(shè)備在普旋設(shè)備中的比例明顯增加 匯 第12頁(yè) 第13頁(yè) 二 普通旋壓成形技術(shù) 1 普通旋壓成形的變形特征普通旋壓主要是改變坯料的形狀 壁厚基本不變或改變較少的一種旋壓成形過程 普通旋壓主要通過改變板料直徑尺寸來成形工件 是加工薄壁回轉(zhuǎn)體的無切削成形工藝過程 通過旋輪對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬圓板或預(yù)成型坯料作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)而旋壓成形 匯 第13頁(yè) 第14頁(yè) 二 普通旋壓成形技術(shù) 2 普通旋壓的工藝優(yōu)點(diǎn) 1 模具制造周期較短 模具費(fèi)用低于整套沖壓模具50 80 左右 2 近似為點(diǎn)變形 旋壓力比沖壓力低 3 可在一次裝卡中完成成形 切邊 制梗 咬接等多道工序 4 可以成形其他成形方法難以成形或不能成形的鈦 鎢等稀有金屬 并且旋壓時(shí)實(shí)現(xiàn)加熱較其它工藝加熱成形方便 5 制品范圍廣 普通旋壓可以成形出球形 橢球形 曲母線形 杯形 錐形及變截面帶臺(tái)階的異形薄壁回轉(zhuǎn)體零件 匯 第14頁(yè) 第15頁(yè) 二 普通旋壓成形技術(shù) 3 普通旋壓工藝的制定首先對(duì)零件圖進(jìn)行分析 在綜合材料 尺寸的精度 結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上擬定工藝方案 匯 第15頁(yè) 第16頁(yè) 二 普通旋壓成形技術(shù) 4 拉深旋壓拉深旋壓簡(jiǎn)稱拉旋 是在芯模上利用旋輪將平板坯料加工成空心軸對(duì)稱工件的方法 芯模的外形是工件的內(nèi)形 芯模與坯料同步旋轉(zhuǎn)的同時(shí) 旋輪與坯料保持局部接觸 作用力較小 多采用單旋輪成形 拉旋也是應(yīng)用最廣泛的普旋形式之一 通常我們所說的普通旋壓機(jī) 嚴(yán)格意義上講就是拉深旋壓機(jī) 典型產(chǎn)品 彈箭頭罩 燈具及回轉(zhuǎn)類裝飾品 匯 第16頁(yè) 第17頁(yè) 二 普通旋壓成形技術(shù) 1 拉深旋壓應(yīng)力應(yīng)變狀況 匯 第17頁(yè) 第18頁(yè) 二 普通旋壓成形技術(shù) 1 從上圖可看出未成形區(qū) 的凸緣坯料與旋輪型面 接觸 產(chǎn)生拉伸變形 坯料承受軸向拉應(yīng)力 切向和徑向壓應(yīng)力 呈兩向壓縮 一向拉伸的體積應(yīng)變狀態(tài) 變形區(qū) 的坯料與旋輪圓角 及芯模接觸 產(chǎn)生扎壓與彎曲變形 承受軸向拉應(yīng)力 切向壓應(yīng)力 厚度方向有壓應(yīng)力 r 呈一向拉伸 兩向壓縮的體積應(yīng)變狀態(tài) 已變形區(qū) 產(chǎn)生拉伸變形 為軸向伸長(zhǎng) 壁厚減薄呈平面應(yīng)變狀態(tài) 匯 第18頁(yè) 第19頁(yè) 二 普通旋壓成形技術(shù) 2 坯料的制備坯料直徑按等面積原則進(jìn)行計(jì)算 考慮工件適量減薄 坯料直徑應(yīng)小于計(jì)算值的3 5 薄璧工件拉伸旋壓時(shí) 坯料應(yīng)先將邊緣預(yù)成形 以防止在前期旋壓道次中起皺 并提高工效 坯料外緣光滑整齊有利于防止旋壓中邊緣開裂 匯 第19頁(yè) 第20頁(yè) 二 普通旋壓成形技術(shù) 3 拉伸系數(shù)拉伸旋壓坯料的變形程度可采用拉伸系數(shù)m表示 即 m D D0 D為工件的直徑 D0為坯料的直徑 對(duì)于多道次拉深旋壓 系數(shù)mn是相鄰兩道次直徑之比 m1 D1 D0 m2 D2 D1 mn Dn Dn 1 拉深系數(shù)m的極限值與金屬的性能和狀態(tài)有關(guān) 并受工件的壁厚 直徑 及結(jié)構(gòu)等影響 通過選擇合理的拉伸系數(shù)確定旋壓道次 匯 第20頁(yè) 第21頁(yè) 二 普通旋壓成形技術(shù) 4 拉旋轉(zhuǎn)速拉旋時(shí)工件轉(zhuǎn)速適度增大有助于增加變形的穩(wěn)定性 工件的轉(zhuǎn)速與材料 壁厚 直徑 及設(shè)備的剛度有關(guān) 常用圓周速度表示 常用材料圓周速度選擇的參考數(shù)據(jù)如下 純鋁200 750m min 陰極銅150 450m min 黃銅200 650m min 不銹鋼250 550m min 拉伸鋼300 500m min 匯 第21頁(yè) 第22頁(yè) 二 普通旋壓成形技術(shù) 5 旋輪軌跡的設(shè)定無論在哪種旋壓方式下 旋輪的運(yùn)動(dòng)軌跡都是一個(gè)重要的工藝要素 平板拉深旋壓成形曲母線形和筒形件時(shí) 旋輪可按漸開線軌跡運(yùn)動(dòng) 漸開線的方程為 葉山益次郎 X a cos sin Y a sin cos 式中a 基圓半徑 起旋點(diǎn)仰角 匯 第22頁(yè) 第23頁(yè) 二 普通旋壓成形技術(shù) 6 進(jìn)給比進(jìn)給比是旋輪縱向進(jìn)給速度與主軸轉(zhuǎn)速的比值 拉旋進(jìn)給比的選擇取決于旋輪的幾何形狀 坯料的力學(xué)性能 工件的表面質(zhì)量 進(jìn)給比選擇范圍在0 5 5 0mm r之間 材料的韌性好 工件形狀簡(jiǎn)單 進(jìn)給比取大值 工件形狀復(fù)雜 進(jìn)給比取小值 提高進(jìn)給比可以提高效率 但對(duì)初期道次需相應(yīng)減小起旋點(diǎn)仰角 以防止起皺 減小進(jìn)給比有助于改善表面粗糙度 過小進(jìn)給比易造成局部減薄 不貼膜 采用反推輥時(shí)適當(dāng)加大進(jìn)給比可防止坯料減薄過多 常用進(jìn)給比f(wàn) 0 5 3 0mm r 匯 第23頁(yè) 第24頁(yè) 二 普通旋壓成形技術(shù) 7 拉旋設(shè)備 德國(guó) 西班牙 日本 國(guó)內(nèi) 匯 第24頁(yè) 第25頁(yè) 二 普通旋壓成形技術(shù) 7 拉旋設(shè)備 德國(guó) 西班牙 日本 國(guó)內(nèi) 匯 第25頁(yè) 第26頁(yè) 二 普通旋壓成形技術(shù) 5 縮口旋壓三種旋輪行程見圖 縮口采用往程旋壓易使坯料減薄 采用回程旋壓則相反 二者的復(fù)合可減少壁厚差 典型產(chǎn)品 汽車消聲器 設(shè)備 日本 國(guó)內(nèi) 匯 第26頁(yè) 第27頁(yè) 二 普通旋壓成形技術(shù) 6 瓶體收口及封底瓶體收口及封底可采用特殊型面的旋輪或翻板旋壓 在高轉(zhuǎn)速下經(jīng)多道次進(jìn)給 借助空氣模 無芯模 成形 旋輪運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌跡使其軸線始終平行于工件表面 并保持平直段與工件處于完全接觸之中 加熱是瓶體收口及封底的重要工藝因素 合金鋼瓶體收口及封底 坯料可以采用機(jī)外加熱 機(jī)上保溫的方式 封底在最終封底前 還需要高溫切割具 吹去氧化皮 增加局部溫度 實(shí)現(xiàn)底部最終的無縫封合 鋁合金只能收口 不能封底 收口可與加熱同時(shí)進(jìn)行 合金鋼瓶體收口及封底加熱溫度在800 以上 溫度范圍較寬 鋁合金瓶體收口加熱溫度在400 左右 溫度范圍較窄 設(shè)備 德國(guó) 西班壓 國(guó)內(nèi) 匯 第27頁(yè) 第28頁(yè) 二 普通旋壓成形技術(shù) 匯 第28頁(yè) 第29頁(yè) 二 普通旋壓成形技術(shù) 匯 第29頁(yè) 第30頁(yè) 二 普通旋壓成形技術(shù) 7 局部成形局部成形是對(duì)工件的某一部分進(jìn)行旋壓加工的工藝方法 包括縮旋 擴(kuò)旋 翻邊 制梗等 也是普旋中常見的工藝方法 設(shè)備 可在通用旋壓機(jī)上實(shí)現(xiàn) 油筒 匯 第30頁(yè) 第31頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 1 特點(diǎn)強(qiáng)力旋壓源于普通旋壓 在旋壓過程中 不但改變毛坯的形狀而且顯著地改變 減薄 其壁厚的旋壓方式稱為強(qiáng)力旋壓 又稱變薄旋壓 變薄旋壓與普通旋壓的區(qū)別是變薄旋壓屬于體積變形范疇 在變形過程中主要是壁厚減薄而坯料體積基本不變 成品形狀完全由芯模尺寸決定 成品尺寸精度取決于工藝參數(shù)的合理匹配 筒形件強(qiáng)力旋壓時(shí) 只減小外徑而不改變內(nèi)徑 內(nèi)旋時(shí)則相反 由于強(qiáng)力旋壓減小毛坯的壁厚 因而在一次旋壓中允許較大的變形量 這就使強(qiáng)力旋壓的生產(chǎn)效率大大高于普通旋壓 其適用范圍也大為擴(kuò)大 但是相應(yīng)的強(qiáng)力旋壓需要較大的設(shè)備功率 匯 第31頁(yè) 第32頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 2 強(qiáng)力旋壓的分類 1 根據(jù)旋壓類型和金屬變形機(jī)理的差異 強(qiáng)力旋壓可分為異形件強(qiáng)力旋壓 剪切旋壓 筒形件強(qiáng)力旋壓 流動(dòng) 擠出 旋壓 2 筒形件強(qiáng)力旋壓 流動(dòng) 擠出 按旋輪與坯料流動(dòng)方向分為正向旋壓與反向旋壓 按旋輪和坯料相對(duì)位置分為內(nèi)徑旋壓與外徑旋壓 按旋壓工具分為旋輪旋壓與鋼球 滾珠 旋壓 匯 第32頁(yè) 第33頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 3 剪切旋壓1 成形原理異形件剪切旋壓 適于錐形 拋物線及各種曲母線形工件的成形 錐形件是異型件的典型形狀 在剪切旋壓過程中 平板坯料在旋輪擠壓與剪切綜合作用下 厚度方向遵循體積不變定律和正弦規(guī)律變形 從工件的縱斷面上看 其變形過程猶如按一定母線形狀推動(dòng)一迭撲克牌一樣 匯 第33頁(yè) 第34頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 2 正弦規(guī)律對(duì)具有一定錐角和壁厚的錐形件進(jìn)行強(qiáng)力旋壓時(shí) 根據(jù)純剪切變形原理可求出毛坯的合理厚度 所符合的規(guī)律為正弦規(guī)律 t t0sin 2 式中 t 旋后零件的壁厚t0 旋前毛坯的壁厚 錐角正旋律雖然由錐形件的強(qiáng)力旋壓所導(dǎo)出 但其基本上適用于一切異形件 因?yàn)槿魏萎愋渭谘仄浒霃椒较蛞院苄〉拈g隔分段后 都可近似的把每段看作是錐形件的一部分 僅各段錐角大小不同而已 但曲母線異形件在運(yùn)用正弦律時(shí)存在一定的誤差 母線曲率半徑越小 其法向壁厚變化越大 則誤差越大 匯 第34頁(yè) 第35頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 3 正弦律的偏離在實(shí)際生產(chǎn)過程中 錐形件強(qiáng)力旋壓的實(shí)際壁厚往往不等于按正弦律計(jì)算所得理論壁厚 即實(shí)際壁厚與理論壁厚存在一定程度的偏離 這種偏離有很多種原因 例如旋輪與芯模的間隙誤差 旋壓工藝系統(tǒng)的彈性變形和毛坯的壁厚誤差等 其計(jì)算公式如下 tp tf tf 1 tp tf式中tp 旋壓件的實(shí)際壁厚tf 旋壓件的理論壁厚當(dāng)tp tf時(shí) 0 材料減薄過渡 當(dāng)tp tf時(shí) 0 材料減薄不足 由于偏離正弦律的情況難以避免 實(shí)際生產(chǎn)中一般傾向于采用 0的旋壓方法 因?yàn)檫m當(dāng)?shù)臏p薄過渡有利于提高材料的極限減薄率 并且可改善旋壓件的貼膜狀況 從而提高其內(nèi)表面的精度和光潔度 有時(shí)由于產(chǎn)品性能的需要 必須采用 0的旋壓方法 例如旋轉(zhuǎn)式破甲彈要求藥型罩有一定的內(nèi)應(yīng)力 以便爆轟波壓垮藥型罩而形成射流時(shí)能產(chǎn)生一反旋力矩 來補(bǔ)償射流的離散作用 于是對(duì)藥型罩采用了減薄過渡 15 旋壓成形 結(jié)果收到了預(yù)期的效果 提高了破甲威力 匯 第35頁(yè) 第36頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 錐形件旋壓成形設(shè)備 匯 第36頁(yè) 第37頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 4 筒形件流動(dòng)旋壓強(qiáng)力旋壓有兩種基本變形方式 正旋和反旋 正旋時(shí)材料的流動(dòng)方向與旋輪的運(yùn)動(dòng)方向相同 反旋時(shí)材料的流動(dòng)方向與旋輪的運(yùn)動(dòng)方向相反 正旋壓適用面較寬 直徑精度優(yōu)于反旋壓 反旋壓的芯模及行程較短 其應(yīng)用限于不帶底的筒形件成形 匯 第37頁(yè) 第38頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 1 筒形件流動(dòng)旋壓的變形機(jī)理 1 主體運(yùn)動(dòng)工件在芯模帶動(dòng)下進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是旋壓變形的的主體運(yùn)動(dòng) 工件成形主要依靠旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來完成的 工件在旋轉(zhuǎn)時(shí)受到旋輪的阻礙而產(chǎn)生變形 同時(shí)旋輪在借助摩擦力發(fā)生旋轉(zhuǎn) 因此 旋輪的轉(zhuǎn)動(dòng)是被動(dòng)的 其轉(zhuǎn)速大小決定于工件的轉(zhuǎn)速 工件與旋輪的半徑比 旋輪與工件之間不僅有滾動(dòng)摩擦 而且有滑動(dòng)摩擦 并有一定的熱量產(chǎn)生 所以在旋壓過程中 需要充足的冷卻和潤(rùn)滑等 匯 第38頁(yè) 第39頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 2 局部漸變筒形件變薄旋壓是旋輪對(duì)工件局部施壓的過程 通過工件與旋輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而沿螺旋軌跡逐步連續(xù)推進(jìn) 完成整個(gè)工件的成形 旋壓成形過程中 坯料旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生變形 坯料上有一個(gè)連續(xù)位移的塑性變形區(qū) 變形區(qū)沿著螺旋線位移 螺距等于坯料旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)旋輪的位移量 旋輪和工件都是旋轉(zhuǎn)體 兩者互相接觸加壓時(shí) 作為剛體的旋輪壓入作為塑性體的工件 其接觸面為旋輪工作表面的一部分 接觸面的輪廓是旋輪形體與工件形體的相貫線 不同的旋輪工作面形狀將具有不同的接觸面形狀 接觸面的大小則決定于旋輪的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù) 旋壓的工藝參數(shù)和工件的直徑 強(qiáng)力旋壓時(shí)的變形程度一般用工件壁厚減薄率 來表示 t0 tf t0式中t0 毛坯的壁厚tf 旋壓件的壁厚說明 越大 則標(biāo)志著強(qiáng)力旋壓的變形程度越大 材料的變形愈劇烈 匯 第39頁(yè) 第40頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 3 變形過程強(qiáng)力旋壓的整個(gè)變形過程可分為三個(gè)階段 即旋入階段 穩(wěn)定旋壓階段 旋壓終了階段 三個(gè)旋壓階段對(duì)應(yīng)著三個(gè)不同的變形狀態(tài) 起旋階段是從旋輪接觸毛坯旋至達(dá)到所要求的壁厚減薄率 該階段壁厚減薄率逐漸增大 旋壓力相應(yīng)遞增以至達(dá)到極大值 穩(wěn)定旋壓階段為旋輪旋入毛坯達(dá)到所要求的壁厚減薄率后 旋壓變形進(jìn)入穩(wěn)定階段 該階段旋壓力和應(yīng)力基本保持不變 匯 第40頁(yè) 第41頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 4 受力分析筒形件變薄旋壓時(shí) 變形區(qū)處于三向應(yīng)力狀態(tài) 正旋變形徑向與切向?yàn)閴簯?yīng)力 軸向?yàn)槔瓚?yīng)力 反旋變形為三向壓應(yīng)力 正旋時(shí) 已變形區(qū)承受拉應(yīng)力 反旋時(shí) 待變形區(qū)承受壓應(yīng)力 同時(shí) 上述兩個(gè)變形區(qū)均承受由于傳遞扭轉(zhuǎn)力矩所產(chǎn)生的軸向剪切應(yīng)力 匯 第41頁(yè) 第42頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 2 筒形件強(qiáng)力旋壓設(shè)備筒形件強(qiáng)力旋壓設(shè)備可采用單旋輪 雙旋輪 三旋輪和多旋輪 單旋輪旋壓徑向力不平衡 適宜薄壁短件成形 雙旋輪旋壓旋壓筒形件與三旋輪和多旋輪相比精度和適用范圍都存在差距 多旋輪旋壓增加了坯料夾緊的可靠性 但設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜 應(yīng)用相對(duì)有限 三旋輪均布的旋壓機(jī)是國(guó)內(nèi)外筒形件旋壓的主流 匯 第42頁(yè) 第43頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 2 筒形件強(qiáng)力旋壓設(shè)備 匯 第43頁(yè) 第44頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 2 筒形件強(qiáng)力旋壓設(shè)備 匯 第44頁(yè) 第45頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 2 筒形件強(qiáng)力旋壓設(shè)備 匯 第45頁(yè) 第46頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 5 鋼球旋壓鋼球 滾珠 旋壓具有變薄旋壓特征 采用鋼球 滾珠 替代旋輪的變薄旋壓成形方法 鋼球 滾珠 旋壓是制造小直徑高精度超薄管的成形工藝 屬于多點(diǎn)局部成形 變形區(qū)小 力學(xué)載荷低 鋼球 滾珠 旋壓具有力學(xué)載荷對(duì)稱 變形穩(wěn)定 旋壓件尺寸精度高等特點(diǎn) 鋼球 滾珠 旋壓用于高精度超薄管的變薄旋壓成形 材料可為不銹鋼和高溫合金 國(guó)內(nèi)目前加工管件最小壁厚為0 15mm 壁厚公差小于0 01mm 最小直徑可達(dá)3mm 長(zhǎng)徑比達(dá)到30以上 表面粗糙度值低于0 06um 匯 第46頁(yè) 第47頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 鋼球旋壓設(shè)備 匯 第47頁(yè) 第48頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 鋼球旋壓產(chǎn)品 匯 第48頁(yè) 第49頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 6 內(nèi)徑旋壓內(nèi)徑旋壓又稱內(nèi)旋壓 用于外徑較大且精度要求較高材料變形抗力較低的薄壁筒形或曲母線形零件 可加工內(nèi)壁帶環(huán)向筋的零件 匯 第49頁(yè) 第50頁(yè) 三 強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 6 內(nèi)徑旋壓設(shè)備NX63 250CNC張力內(nèi)旋壓機(jī) 是我國(guó)內(nèi)自行研制的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高精度多功能數(shù)控旋壓機(jī) 可進(jìn)行單臂內(nèi)旋壓 張力內(nèi)旋壓 模環(huán)旋壓等工作 主要用于旋制內(nèi) 外 部帶環(huán)向加強(qiáng)筋以及各類高精度筒形件 張力旋壓使工件的直徑精度 直線度 圓度等均得以顯著提高 模環(huán)旋壓解決了長(zhǎng)工件旋壓脫模的關(guān)鍵技術(shù) 大大降低模具制造費(fèi)用 該設(shè)備主要用于生產(chǎn)導(dǎo)彈保護(hù)罩殼體 匯 第50頁(yè) 第51頁(yè) 四 特殊旋壓成形技術(shù) 1 帶輪齒環(huán)旋壓旋制的帶輪 包括折疊式 劈開式 多楔式 及飛輪齒環(huán)以其體輕 平衡性好而在農(nóng)機(jī) 紡機(jī)等機(jī)械 尤其是汽車部件中得到大量應(yīng)用 隨著帶輪楔齒數(shù)增多 組合型面種類和數(shù)量增加 且產(chǎn)量增大 帶輪齒環(huán)旋壓機(jī)的力能 剛度均日趨增大 工位數(shù)增多 國(guó)外已發(fā)展了臥式或立式的加工中心和自動(dòng)線 其生產(chǎn)效率一般均能達(dá) 60 250 件 h左右 匯 第51頁(yè) 第52頁(yè) 四 特殊旋壓