專利名稱：一種用于筒形件正向旋壓機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于旋壓加工領(lǐng)域，具體是ー種用于筒形件正向旋壓機構(gòu)。
背景技術(shù)：
筒形件正向旋壓是用于成形高精度薄壁筒形件的一種連續(xù)局部塑性成形方法，具有旋壓カ小、生產(chǎn)效率高、勞動強度小等特點。在筒形件正向旋壓エ藝中，筒形坯料一端通過夾持裝置與芯模固定并使筒形坯料軸線與芯模軸線重合，通過芯模的主動轉(zhuǎn)動帶動坯料與芯模的同步轉(zhuǎn)動。旋輪沿芯模軸向向筒形坯料另一端做直線進給運動，使筒形坯料厚度減薄長度伸長形成薄壁長筒形件。但是在筒形件正向旋壓末期，由于坯料尾端材料受的約束較少，材料流動相對自 由，尾端材料流動會產(chǎn)生擴徑形成類似喇叭ロ的缺陷使旋壓過程無法繼續(xù)進行。對于上述情況，通常的處理方法是加大坯料軸向的加工余量，使旋輪不旋到坯料的尾端，并在旋壓結(jié)束后將尾端產(chǎn)生的喇叭ロ用機械加工的方法切除。這顯然會降低材料的利用率，増加成本。因此，采取措施抑制喇叭ロ的形成，増加旋壓成形段長度，對于提高材料利用率，降低成本，尤其是對于貴重金屬而言，具有極為重要的意義。目前，在現(xiàn)有技術(shù)中，針對筒形件正向旋壓末期尾端產(chǎn)生的喇叭ロ的處理方法除了以上所述的在坯料尾端預(yù)留一定的加工余量并在旋壓后用機加的方法切除外，還有通過在旋壓完成后，附加多道次的縮ロ旋壓エ序來收縮并消除エ件尾端的喇叭ロ，但此多道次縮ロエ序會極大的延長生產(chǎn)周期，較低工作效率，而且在對エ件尾端喇叭ロ進行縮ロ時，尾端材料極易發(fā)生失穩(wěn)，嚴(yán)重時會產(chǎn)生起皺或破裂。綜上所述，現(xiàn)有的技術(shù)中尚未提出能有效地，針對性地抑制筒形件正向旋壓尾端喇叭ロ的方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了防止筒形件正向旋壓過程中尾端產(chǎn)生喇叭ロ，增加旋壓件長度，提高材料利用率，降低成本，本發(fā)明提出了一種用于筒形件正向旋壓機構(gòu)。本發(fā)明包括旋輪芯軸、旋輪、壓圈、固定套、套筒、ー對角接觸軸承和軸承端蓋；其中所述的旋輪芯軸為五級階梯軸，分別形成了旋輪座配合段、定位凸臺、旋輪安裝段、壓圈安裝段和緊釘螺母安裝段；緊釘螺母安裝段位于旋輪芯軸的一端，旋輪座配合段位于旋輪芯軸的另一端；壓圈安裝段位于緊釘螺母安裝段內(nèi)側(cè)；旋輪安裝段位于壓圈安裝段與旋輪座配合段之間，并且該旋輪安裝段與旋輪座配合段鄰接處有徑向凸出的定位凸臺；旋壓機的旋輪座套裝在旋輪芯軸的旋輪座配合段上；旋輪安裝在旋輪芯軸的旋輪安裝段上，并固定在旋輪芯軸的定位凸臺的端面上；固定套通過ー對角接觸軸承套裝在壓圈安裝段上，壓圈套裝在固定套的外圓周上；緊釘螺母套裝緊釘螺母安裝段上；旋輪芯軸、旋輪和壓圈的軸線重合；旋輪為筒形件強力旋壓用的雙錐面旋輪；
壓圈的長度為還料壁厚的10 20倍,壓圈的外徑通過公式(I)確定dp=dr-2 Δ t- (O. 2 O. 4) t0 (I)其中，dp為壓圈外徑，dr為旋輪直徑，At為道次減薄量，t0為筒形還料的初始壁厚。所述固定套ー端的端板中心有階梯狀通孔，固定套小孔的孔徑與旋輪芯軸的旋輪安裝段的直徑配合，固定套大孔內(nèi)安放有氈圈；固定套另ー端的外圓周表面有徑向凸出的法蘭邊。 本發(fā)明的裝配過程如下第一歩將旋輪套在旋輪芯軸的旋輪安裝段上，并使其與旋輪芯軸的定位凸臺相連的端面與旋輪芯軸的定位凸臺貼合，然后用螺栓將旋輪與旋輪芯軸的定位凸臺聯(lián)接。第二步將壓圈套在旋輪芯軸的壓圈安裝段上，然后將帶有氈圈的固定套鑲嵌于壓圈之內(nèi)，將氈圈套在旋輪芯軸的旋輪安裝段上，并使壓圈帶螺紋孔的端面和固定套的對應(yīng)端面相貼合。第三步將ー個角接觸軸承套在旋輪芯軸的壓圈安裝段上并且使其的內(nèi)圈端面與旋輪芯軸的第三、四級軸形成的軸肩相貼合，使其外圈端面與固定套的對應(yīng)端面相貼合。然后再依次將套筒和另ー個角接觸軸承套在旋輪芯軸的壓圈安裝段上使套筒置于ー對角接觸軸承的內(nèi)圈端面之間。第四歩將兩個緊定螺母擰在旋輪芯軸的第五級軸的螺紋上，并使其緊固住角接觸軸承的內(nèi)圈。第五步安裝軸承端蓋，使其直壁部分端面與軸承的外圈端面貼合，法蘭部分的端面和固定套的外端面相貼合。第六歩用六角螺栓通過軸承端蓋、固定套和壓圈的螺紋孔將三者緊固在一起。本發(fā)明所提出的裝置中的壓圈在旋壓過程中能對旋輪前方鼓起的坯料產(chǎn)生向內(nèi)的徑向擠壓作用，從而限制旋輪前方材料向外的徑向流動，促進加工過程中材料沿軸向流動，抑制未旋壓區(qū)坯料的擴徑，使筒形件成形過程中變形平穩(wěn)，最終在旋壓末期達到防止坯料尾端喇叭ロ產(chǎn)生的作用。另外由于此壓圈是通過軸承安裝在旋輪芯軸上，所以壓圈能在坯料的帶動下相對于旋輪和旋輪芯軸獨立自由轉(zhuǎn)動，這樣就有利于減小坯料與壓圈之間的摩擦，優(yōu)化接觸狀態(tài)。而且對于不同的壁厚減薄量，采用本發(fā)明只需通過更換不同外徑的壓圈來保證壓圈和坯料外表面之間的初始間隙并使初始間隙為(O. I O. 2)、、為筒形坯料的初始壁厚，此初始間隙可以防止在旋壓初始階段壓圈和坯料外表面不必要的接觸而產(chǎn)生的摩擦。最終通過試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在某種相同的エ藝條件下進行單道次旋壓時，普通的筒形件正向旋壓可使旋壓件的有效成形段長度達坯料原始軸向長度的I. 5倍，而采用本發(fā)明所提出的裝置進行筒形件正向旋壓所能達到的旋壓件有效成形段長度為坯料原始軸向長度的2倍，由此證明本發(fā)明所提出的裝置最終能達到抑制喇叭ロ產(chǎn)生，増加旋壓件的有效成形段，提聞材料利用率的目的。


圖I是筒形件旋壓末期產(chǎn)生的喇叭ロ缺陷示意圖；圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖3是旋輪芯軸的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖3a是主視圖，圖3b是左視圖；圖4是旋輪的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖4a是主視圖，圖4b是左視圖；圖5是壓圈的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖5a是主視圖，圖5b是左視圖；圖6是軸承端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖6a是主視圖，圖6b是左視圖；圖7是固定套的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖7a是主視圖，圖7b是左視圖。圖中I.軸承端蓋2.緊定螺母3.六角螺釘4.固定套5.壓圈6.角接觸軸承7.套筒8.旋輪芯軸9.旋輪10.氈圈11.旋輪座配合段 12.定位凸臺13.旋輪安裝段14.壓圈安裝段15.緊定螺母安裝段
具體實施例方式本實施例是ー種用于筒形件正向旋壓機構(gòu)。該筒形件的毛坯為LF21M鋁合金管材，其外徑為106mm,內(nèi)徑為100mm,管材壁厚為3mm,其軸向長度為500mm。在本實施案例的旋壓過程中，坯料的壁厚減薄量為I. 2_。本實施例所用抑制鋁合金筒形件正向旋壓尾端喇叭ロ的機構(gòu)包括旋輪芯軸8、旋輪9、壓圈5、固定套4、套筒7、ー對角接觸軸承6和軸承端蓋I。旋輪芯軸8為五級階梯軸。該旋輪芯軸8的一端為緊釘螺母安裝段15，該緊釘螺母安裝段15有外螺紋。該旋輪芯軸8的另一端為該旋輪芯軸2與旋壓機的旋輪座連接的旋輪座配合段11，該旋輪座配合段11的外徑與旋輪座上安裝孔的內(nèi)徑相同。在緊釘螺母安裝段15內(nèi)側(cè)是壓圈安裝段14。在壓圈安裝段14與旋輪座配合段11之間是旋輪安裝段13，并且該旋輪安裝段13與旋輪座配合段11鄰接處有徑向凸出的定位凸臺12。旋輪9套裝在旋輪芯軸8的旋輪安裝段13上，并通過螺釘固定在定位凸臺12的端面上。一對角接觸軸承6套裝在壓圈安裝段14上；固定套4套裝在所述ー對角接觸軸承6的外圓周上；壓圈5套裝在固定套4的外圓周上。緊釘螺母2套裝緊釘螺母安裝段15上。軸承端蓋I位于旋輪芯軸8有緊釘螺母2 —端的端面處，并通過螺釘3與固定套4和壓圈5固連。旋輪芯軸8、旋輪9和壓圈5均為中空回轉(zhuǎn)體，并且旋輪芯軸8、旋輪9和壓圈5的軸線重合。所述旋輪芯軸8、旋輪9和壓圈5在旋輪座進給機構(gòu)的作用下一同沿芯模軸向做進給運動。其中旋輪芯軸8和旋輪9做同步轉(zhuǎn)動，而壓圈5做獨立的自由轉(zhuǎn)動。旋輪芯軸的旋輪座配合段11與旋壓機的旋輪座安裝孔相配合。旋輪9安裝在旋輪芯軸的旋輪安裝段13上，并與旋輪芯軸的定位凸臺12的端面貼合。壓圈5通過固定套4、角接觸軸承6和套筒7裝配到旋輪芯軸的壓圈安裝段14上。所述的旋輪芯軸8為五級階梯軸，分別形成了旋輪座配合段11、定位凸臺12、旋輪安裝段13、壓圈安裝段14和緊釘螺母安裝段15。其中，旋輪座配合段11的直徑與旋壓機的旋輪座安裝孔相配合，并通過調(diào)心滾子軸承安裝到旋輪座上。定位凸臺12的軸向長度為21_，直徑為72_，和旋輪安裝段13形成的軸肩與旋輪9的一端面貼合,形成旋輪9沿芯軸軸向的安裝定位面,并且在該定位凸臺12的端面上開有6個深為IOmm的沉頭螺紋孔，用于將旋輪9與該定位凸臺12固接。旋輪芯軸的旋輪安裝段13的直徑與旋輪9中心孔的直徑相同，用干與旋輪9的安裝孔配合，旋輪安裝段13的長度為33. 5mm，略大于旋輪9的軸向厚度，并且在旋輪安裝段13靠近壓圈安裝段14的一端上套有用于密封滾動軸承6的氈圈10。旋輪芯軸的壓圈安裝段14的直徑略小于旋輪安裝段13的直徑，并且所述的壓圈安裝段14的外圓表面與旋輪安裝段13的外圓表面形成高為2 2. 5mm的階梯差,該階梯的端面形成了定位角接觸軸承6的定位軸肩。壓圈安裝段14的直徑亦應(yīng)與角接觸軸承6的內(nèi)徑相同用于和角接觸軸承6的內(nèi)表面相配合，并且壓圈安裝段14的軸向長度與固定套4直筒段的軸向長度相同。旋輪芯軸的緊釘螺母安裝段15的直徑為35mm略小于壓圈安裝段14的直徑；緊釘螺母安裝段15的長度為18mm，略大于緊定螺母2軸向長度的兩倍；所述緊釘螺母安裝段15表面開有外螺紋。旋輪9為筒形件強力旋壓用的雙錐面旋輪，其直徑為103mm，成形角α為25°，圓角半徑為3mm，軸向厚度為25mm。旋輪9通過其中心的安裝孔套裝在旋輪安裝段13上。在所述旋輪9端面的圓周上均勻分布六個貫通的沉頭螺紋孔，用于將旋輪9固定在旋輪芯軸的定位凸臺12上。套筒7為筒形件。該套筒7的內(nèi)徑與角接觸軸承6的內(nèi)徑相同，并與旋輪芯軸的壓圈安裝段14的外徑相同。套筒7的厚度為3_，略小于軸承6內(nèi)圈的厚度；套筒7的長度為11mm，略大于壓圈安裝段14的長度與ー對角接觸軸承6的軸向長度之差。套筒7和一對角接觸軸承6均套裝在旋輪芯軸的壓圈安裝段14上，并且套筒7位于ー對角接觸軸承6 之間，套筒7的兩端分別與ー對角接觸軸承6的一個內(nèi)圈端面貼合，用于對所述ー對角接觸軸承6限位。角接觸軸承6用于實現(xiàn)旋輪芯軸8和壓圈5的獨立轉(zhuǎn)動，并且能承受一定的徑向載荷和軸向載荷。ー對角接觸軸承6的內(nèi)徑為40mm，其內(nèi)表面與旋輪芯軸的壓圈安裝段14配合。ー對角接觸軸承6的外徑為68mm,其外表面與固定套4的內(nèi)徑配合。單個角接觸軸承6的軸向厚度為15_。所述ー對角接觸軸承6的內(nèi)圈端面通過與套筒7、定位軸肩和緊定螺母2的端面貼合實現(xiàn)角接觸軸承6內(nèi)圈的軸向固定。通過固定套4和軸承端蓋I的端面與角接觸軸承6的外圈端面的貼合以及軸承端蓋I、固定套4和壓圈5間的螺栓連接實現(xiàn)軸承端蓋I、固定套4、壓圈5和角接觸軸承外圈的軸向固定。固定套4用于壓圈5—個方向的軸向固定，同時也用于密封滾動軸承6。所述固定套4為筒形件。該固定套4一端的端板中心有貫通的階梯狀通孔。該安裝孔的內(nèi)表面為階梯狀。所述階梯狀通孔的小孔徑為44. 5_，與旋輪芯軸的旋輪安裝段13的直徑配合。所述階梯狀通孔的大孔徑處用于安放氈圈10。該固定套4的另一端為敞ロ端，在該敞ロ端的外圓周表面有徑向凸出的法蘭邊，法蘭邊上分布有與軸承端蓋I的法蘭和壓圈5連接的螺紋通孔。固定套4的外徑為78mm，與壓圈5的內(nèi)表面貼合。固定套4的內(nèi)徑為68mm，與角接觸軸承6的外表面相配合。固定套4的直筒段長度為51mm，約為壓圈5的長度。固定套4的底部軸截面為三級階梯形。通過固定套4的底部安裝孔將固定套4套裝在旋輪芯軸的旋輪安裝段13上，并在固定套4的中間臺階處套有用于密封滾動軸承6的氈圈10，固定套4的內(nèi)底臺階端面和角接觸軸承6外圈的端面貼合，用于角接觸軸承6 —端的軸向定位。壓圈5為無底直筒形件。壓圈5用于阻擋旋輪前方毛坯段的擴徑以防止喇叭ロ的產(chǎn)生。壓圈5的長度為坯料壁厚的10 20倍，在本實施例中，壓圈5的長度為53mm。壓圈5的內(nèi)徑為78_與固定套4直筒部分外徑相同，壓圈5的外徑通過公式(I)確定。在壓圈5的ー個端面開有4個用于和固定套4和軸承端蓋I連接的螺紋孔。壓圈5內(nèi)表面和固定套4的外表面相配合，有螺紋孔的端面與固定套4的法蘭底面貼合。dp=dr-2 Δ t_ (O. 2 O. 4) t0 (I)
其中，dp為壓圈外徑，dr為旋輪直徑，Δ t為道次減薄量，t0為筒形還料的初始壁厚。在本實施例中，dp=99. 7_。軸承端蓋I為帶底筒形件，并且在其筒壁中部有一法蘭。在該法蘭上均布有與固定套4和壓圈5連接的通孔。軸承端蓋I用于壓圈5的軸向固定同時也用于密封滾動軸承6。軸承端蓋I的端面與ー個角接觸軸承6外圈的端面相貼合。軸承端蓋I的高度為23mm，大于旋輪芯軸緊釘螺母安裝段15的長度使其將緊釘螺母安裝段15封閉于機構(gòu)內(nèi)。本實施例的裝配過程如下第一歩將旋輪9套在旋輪芯軸的旋輪安裝段13上，并使其與旋輪芯軸的定位凸臺12相連的端面與旋輪芯軸的定位凸臺12貼合，然后用螺栓將旋輪9與旋輪芯軸的定位 凸臺12聯(lián)接。第二步將壓圈5套在旋輪芯軸的壓圈安裝段14上，然后將帶有氈圈10的固定套4鑲嵌于壓圈5之內(nèi)，將氈圈套在旋輪芯軸的旋輪安裝段13上，并使壓圈5帶螺紋孔的端面和固定套4的對應(yīng)端面相貼合。第三步將ー個角接觸軸承6套在旋輪芯軸的壓圈安裝段14上并且使其的內(nèi)圈端面與旋輪芯軸的第三13、四級軸14形成的軸肩相貼合，使其外圈端面與固定套4的對應(yīng)端面相貼合。然后再依次將套筒7和另ー個角接觸軸承6套在旋輪芯軸的壓圈安裝段14上使套筒7置于ー對角接觸軸承6的內(nèi)圈端面之間。第四步將兩個緊定螺母2擰在旋輪芯軸的緊釘螺母安裝段15的螺紋上，并使其緊固住角接觸軸承6的內(nèi)圈。第五步安裝軸承端蓋1，使其直壁部分端面與軸承6的外圈端面貼合，法蘭部分的端面和固定套4的外端面相貼合。第六步用六角螺栓3通過軸承端蓋I、固定套4和壓圈5的螺紋孔將三者緊固在一起。
權(quán)利要求
1.一種用于筒形件正向旋壓的機構(gòu)，其特征在于，包括旋輪芯軸、旋輪、壓圈、固定套、套筒、ー對角接觸軸承和軸承端蓋；其中 a.所述的旋輪芯軸為五級階梯軸，分別形成了旋輪座配合段、定位凸臺、旋輪安裝段、壓圈安裝段和緊釘螺母安裝段；緊釘螺母安裝段位于旋輪芯軸的一端，旋輪座配合段位于旋輪芯軸的另一端；壓圈安裝段位于緊釘螺母安裝段內(nèi)側(cè)；旋輪安裝段位于壓圈安裝段與旋輪座配合段之間，并且該旋輪安裝段與旋輪座配合段鄰接處有徑向凸出的定位凸臺； b.旋壓機的旋輪座套裝在旋輪芯軸的旋輪座配合段上；旋輪安裝在旋輪芯軸的旋輪安裝段上，并固定在旋輪芯軸的定位凸臺的端面上；固定套通過ー對角接觸軸承套裝在壓圈安裝段上，壓圈套裝在固定套的外圓周上；緊釘螺母套裝緊釘螺母安裝段上；旋輪芯軸、旋輪和壓圈的軸線重合； c.壓圈的長度為坯料壁厚的10 20倍，壓圈的外徑通過公式(I)確定dp=dr-2 Δ t- (O. 2 O. 4) t。(I) 其中，dp為壓圈外徑，dr為旋輪直徑，At為道次減薄量，t0為筒形坯料的初始壁厚。
2.如權(quán)利要求I所述ー種用于筒形件正向旋壓的機構(gòu)，其特征在干，固定套ー端的端板中心有階梯狀通孔，固定套小孔的孔徑與旋輪芯軸的旋輪安裝段的直徑配合，固定套大孔內(nèi)安放有氈圈；固定套另ー端的外圓周表面有徑向凸出的法蘭邊。
全文摘要
一種用于筒形件正向旋壓機構(gòu)，旋壓機的旋輪座套裝在旋輪芯軸的旋輪座配合段上；旋輪安裝在旋輪芯軸的旋輪安裝段上，并固定在旋輪芯軸的定位凸臺的端面上。固定夾板通過一對角接觸軸承套裝在壓圈安裝段上，壓圈套裝在固定夾板的外圓周上。緊釘螺母套裝緊釘螺母安裝段上。旋輪芯軸、旋輪和壓圈的軸線重合。本發(fā)明的壓圈相對旋輪和旋輪芯軸自由轉(zhuǎn)動，減小了坯料與壓圈之間的摩擦，并且在旋壓過程中對旋輪前方鼓起的坯料產(chǎn)生向內(nèi)的徑向擠壓作用，從而限制旋輪前方材料向外的徑向流動，促進加工過程中材料沿軸向流動，抑制未旋壓區(qū)坯料的擴徑，使筒形件成形過程中變形平穩(wěn)，最終在旋壓末期達到防止坯料尾端喇叭口產(chǎn)生的作用。
文檔編號B21D22/16GK102688927SQ20121014475
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者楊合, 石豐, 翟華東, 詹梅 申請人:西北工業(yè)大學(xué)