CN113399529A - 薄壁回转体零件对轮旋压和双辊夹持旋压的复合成形方法 - Google Patents
薄壁回转体零件对轮旋压和双辊夹持旋压的复合成形方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种薄壁回转体零件对轮旋压和双辊夹持旋压的复合成形方法，先对厚壁无缝管坯料进行对轮旋压得到无缝薄壁圆筒件坯料，然后采用双辊夹持旋压成形出复杂型面部位；对轮旋压时工件变形对称，应力状态得到改善，尺寸精度提高，并且可消除纵向焊缝，不同规格的零件也无需更换芯模，设备成本低；成形具有成形载荷小，尺寸精度、表面质量、材料利用率和加工效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及薄壁回转体零件的塑性成形技术领域，尤其涉及一种薄壁回转体零件对轮旋压和双辊夹持旋压的复合成形方法。
背景技术
在工业生产过程中，带有复杂型面薄壁回转体零件被广泛应用到各个领域，例如聚风型风力发电机用聚风罩、通风设备的风机壳、集风器、风筒等。一种双辊夹持旋压成形工艺非常适用于成形复杂型面薄壁回转体零件，该工艺属于普旋的范畴，因此它具有普旋的成形力小、设备成本低、零件机械强度高，表面质量好优点。采用一对圆柱体旋辊，对板料进行对称夹持，板料在压应力作用下旋压，板厚方向承受足够大的压力，不易起皱，相比普通旋压而言双辊夹持旋压成形件的尺寸精度得到进一步的提高。成形时板料与旋辊为线接触，载荷作用面积大，每道次的变形程度大，旋压生产效率高。双辊夹持旋压成形工件的形状与芯模的外形轮廓无关，而是由旋辊的运动轨迹决定的，属于无模、柔性旋压成形。可解决传统冲压、分瓣、焊接、打磨等加工方式存在的工序复杂、零件精度低、表面质量差、材料利用率低的缺点。
但是该成形方法在筒坯制备过程中通常采用的是卷焊的方式，卷焊加工之后会留下纵向焊缝，影响外观质量，并且在后期的旋压过程中有可能会在焊缝处产生开裂，导致无法成形出合格的零件。中国发明专利(申请号：CN201811027297.5)公开了一种流动旋压和双辊夹持旋压加工的复合成形方法，该复合成形方法解决了薄壁回转体零件采用双辊夹持旋压成形加工时，卷焊制坯过程中存在焊缝的问题，但是流动旋压加工过程中需要用到芯模，且加工不同尺寸的坯料时需要更换不同的芯模，工艺比较繁琐，芯模成本较高。因此，现在迫切需要一种带有复杂型面薄壁回转体零件的新型制造工艺。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种薄壁回转体零件对轮旋压和双辊夹持旋压的复合成形方法，对轮旋压时无需更换芯模，设备成本低；具有成形载荷小，尺寸精度、表面质量、材料利用率和加工效率高的优点。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种薄壁回转体零件对轮旋压和双辊夹持旋压的复合成形方法，先对厚壁无缝管坯料进行对轮旋压得到无缝薄壁圆筒件坯料，然后采用双辊夹持旋压成形出复杂型面部位；具体包括以下步骤：
第一步，将厚壁无缝管坯料3夹持于旋压机的第一内胀式夹具2上，用旋轮组4的内外旋轮将厚壁无缝管坯料3夹持住；
第二步，启动旋压机的主轴1，主轴1通过第一内胀式夹具2带动厚壁无缝管坯料3进行转动，旋轮组4的内外旋轮从厚壁无缝管坯料3端部开始进行自下而上的运动，厚壁无缝管坯料3的材料反方向流动，进行反旋成形；旋轮对厚壁无缝管坯料3进行多道次旋压，成形出无缝薄壁圆筒件坯料6；
第三步，撤离旋轮组4，取出无缝薄壁圆筒件坯料6；
第四步，通过第二内胀式夹具5将无缝薄壁圆筒件坯料6装夹固定在主轴1上；
第五步，通过双辊夹持旋压用旋辊组7夹持无缝薄壁圆筒件坯料6进行双辊夹持旋压成形，控制旋辊的运动轨迹成形出所需的复杂型面；
第六步，撤离双辊夹持旋压用旋辊组7，将第二内胀式夹具5的夹紧力卸除，得到最终成形好的带有复杂型面薄壁回转体零件。
所述的旋轮组4在对厚壁无缝管坯料3进行对轮旋压加工的过程中，通过控制旋轮组4的径向运动以及夹紧力能够得到所需直径和壁厚的无缝薄壁圆筒件坯料6。
所述的第二内胀式夹具5在双辊夹持旋压过程中带动无缝薄壁圆筒件坯料6进行旋转，直径和转速可调。
所述的双辊夹持旋压用旋辊组7能够进行主动旋转，提供成形过程中的摩擦力；同时通过控制双辊夹持旋压用旋辊组7的运动轨迹能够成形出带有复杂型面特征的薄壁回转体零件。
所述的对轮旋压采用四对旋轮沿工件周向均匀分布，同时对工件内外表面进行加工。
本发明具有以下有益效果：
本发明为带有复杂型面薄壁回转体零件提供了一种新的成形工艺方法；从原理上解决了成形带有复杂型面薄壁回转体零件需要采用卷焊方式制作的坯料在后期加工过程中容易在焊缝处开裂，采用流动旋压制坯需要大量芯模等问题。
本发明简单易行，采用对轮旋压制坯和双辊夹持旋压的复合成形方式加工带有复杂型面薄壁回转体零件，对轮旋压时工件变形对称，应力状态得到改善，尺寸精度提高，并且可消除纵向焊缝，不同规格的零件也无需更换芯模，设备成本低；成形具有成形载荷小，尺寸精度、表面质量、材料利用率和加工效率高的优点，在航空、航天、军工以及民用其他领域具有很好的应用价值。
附图说明
图1是本发明对轮旋压成形示意图。
图2是本发明对轮旋压成形仰视图。
图3是本发明双辊夹持旋压成形示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做详细地描述。
参照图1、图2和图3，一种薄壁回转体零件对轮旋压和双辊夹持旋压的复合成形方法，对轮旋压采用内旋轮，采用四对旋轮沿工件周向均匀分布，同时对工件内外表面进行加工；先对厚壁无缝管坯料进行对轮旋压得到无缝薄壁圆筒件坯料，然后采用双辊夹持旋压成形出复杂型面部位；具体包括以下步骤：
第一步，将厚壁无缝管坯料3夹持于旋压机的第一内胀式夹具2上，用旋轮组4中的内外旋轮将厚壁无缝管坯料3夹持住；
第二步，启动旋压机的主轴1，通过第一内胀式夹具2带动厚壁无缝管坯料3进行转动，旋轮组4的内外旋轮从厚壁无缝管坯料3端部开始进行自下而上的运动，厚壁无缝管坯料3的材料反方向流动，进行反旋成形；旋轮对厚壁无缝管坯料3进行多道次旋压，成形出无缝薄壁圆筒件坯料6；
所述的旋轮组4在对厚壁无缝管坯料3进行对轮旋压加工的过程中，通过控制旋轮组4的径向运动以及夹紧力可以得到所需直径和壁厚的无缝薄壁圆筒件坯料6；
第三步，撤离旋轮组4，取出无缝薄壁圆筒件坯料6；
第四步，通过第二内胀式夹具5将无缝薄壁圆筒件坯料6装夹固定在主轴1上；
第五步，通过双辊夹持旋压用旋辊组7夹持无缝薄壁圆筒件坯料6进行双辊夹持旋压成形，控制旋辊的运动轨迹成形出所需的复杂型面；
第二内胀式夹具5在双辊夹持旋压过程中带动无缝薄壁圆筒件坯料6进行旋转，直径和转速可调；
第六步，撤离双辊夹持旋压用旋辊组7，将第二内胀式夹具5的夹紧力卸除，得到最终成形好的带有复杂型面薄壁回转体零件；
所述的双辊夹持旋压用旋辊组7能够进行主动旋转，提供成形过程中的摩擦力，提高成形的质量；同时通过控制双辊夹持旋压用旋辊组7的运动轨迹可以成形出带有复杂型面特征的薄壁回转体零件。
Claims (5)
1.一种薄壁回转体零件对轮旋压和双辊夹持旋压的复合成形方法，其特征在于：先对厚壁无缝管坯料进行对轮旋压得到无缝薄壁圆筒件坯料，然后采用双辊夹持旋压成形出复杂型面部位；具体包括以下步骤：
第一步，将厚壁无缝管坯料(3)夹持于旋压机的第一内胀式夹具(2)上，用旋轮组(4)的内外旋轮将厚壁无缝管坯料(3)夹持住；
第二步，启动旋压机的主轴(1)，主轴(1)通过第一内胀式夹具(2)带动厚壁无缝管坯料(3)进行转动，旋轮组(4)的内外旋轮从厚壁无缝管坯料(3)端部开始进行自下而上的运动，厚壁无缝管坯料(3)的材料反方向流动，进行反旋成形；旋轮对厚壁无缝管坯料(3)进行多道次旋压，成形出无缝薄壁圆筒件坯料(6)；
第三步，撤离旋轮组(4)，取出无缝薄壁圆筒件坯料(6)；
第四步，通过第二内胀式夹具(5)将无缝薄壁圆筒件坯料(6)装夹固定在主轴(1)上；
第五步，通过双辊夹持旋压用旋辊组(7)夹持无缝薄壁圆筒件坯料(6)进行双辊夹持旋压成形，控制旋辊的运动轨迹成形出所需的复杂型面；
第六步，撤离双辊夹持旋压用旋辊组(7)，将第二内胀式夹具(5)的夹紧力卸除，得到最终成形好的带有复杂型面薄壁回转体零件。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁回转体零件对轮旋压和双辊夹持旋压的复合成形方法，其特征在于：所述的旋轮组(4)在对厚壁无缝管坯料(3)进行对轮旋压加工的过程中，通过控制旋轮组(4)的径向运动以及夹紧力能够得到所需直径和壁厚的无缝薄壁圆筒件坯料(6)。
3.根据权利要求1所述的一种薄壁回转体零件对轮旋压和双辊夹持旋压的复合成形方法，其特征在于：所述的第二内胀式夹具(5)在双辊夹持旋压过程中带动无缝薄壁圆筒件坯料(6)进行旋转，直径和转速可调。
4.根据权利要求1所述的一种薄壁回转体零件对轮旋压和双辊夹持旋压的复合成形方法，其特征在于：所述的双辊夹持旋压用旋辊组(7)能够进行主动旋转，提供成形过程中的摩擦力；同时通过控制双辊夹持旋压用旋辊组(7)的运动轨迹能够成形出带有复杂型面特征的薄壁回转体零件。
5.根据权利要求1所述的一种薄壁回转体零件对轮旋压和双辊夹持旋压的复合成形方法，其特征在于：所述的对轮旋压采用四对旋轮沿工件周向均匀分布，同时对工件内外表面进行加工。
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