異步錯(cuò)距旋壓加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及旋壓制造行業(yè)，具體是在旋壓過程中采用兩旋輪或者三旋輪軸向錯(cuò)距且進(jìn)給速度不同的方法進(jìn)行加工，成形高精度筒形旋壓結(jié)構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國航空、航天等高精制造行業(yè)以及國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對薄壁筒形件的需求也越來越多、越來越迫切，且零件的精度要求也越來越高，例如某超高強(qiáng)度鋼筒形零部件。
[0003]零件材料為超高強(qiáng)度鋼，筒形結(jié)構(gòu)，具有壁厚薄、長徑比大、易變形、精度要求高等加工難題。
[0004]經(jīng)過調(diào)研，市場上類似結(jié)構(gòu)零件的加工主要采取兩套方案:1、板料卷焊，2、筒形件坯料旋壓，上述兩種種方案存在以下幾點(diǎn)不足:
[0005]1、采用板料卷焊成形，使用超高強(qiáng)度鋼板作為原材料，在卷焊過程中，筒形件的圓度、直線度等尺寸要求較高，無法得到可靠保證，同時(shí)由于存在縱焊縫，筒形件的性能降低，該筒形件應(yīng)用于航天產(chǎn)品，工作環(huán)境為高溫高壓，存在較大的安全隱患。在卷焊加工中，需要增加探傷、退火等工序，增加了制造成本。
[0006]2、筒形件坯料旋壓成形，現(xiàn)有旋壓技術(shù)成形該筒形件主要采用兩旋輪(或三旋輪)同步(或錯(cuò)距)旋壓加工，根據(jù)現(xiàn)有相關(guān)文獻(xiàn)及生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)所知，現(xiàn)有上述旋壓技術(shù)加工該尺寸產(chǎn)品所能達(dá)到的精度要求為:壁厚±0.15mm、直徑±0.30mm，如果需要進(jìn)一步提高精度，則對旋壓設(shè)備、工藝參數(shù)、旋輪結(jié)構(gòu)、模具工裝等有較高要求，一般廠家不具備該項(xiàng)能力且投資較大，加之旋壓過程中的設(shè)備振動(dòng)、進(jìn)給不穩(wěn)、轉(zhuǎn)速波動(dòng)等不可避免因素也會(huì)造成產(chǎn)品精度超差，甚至報(bào)廢，上述傳統(tǒng)旋壓工藝方法不適合該高精度零件(壁厚±0.10_、直徑±0.15mm)的大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的產(chǎn)品精度差、廢品率高，以及不適合壁厚±0.10mm、直徑±0.15mm的高精度零件的大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn)的不足，本發(fā)明提出了一種異步錯(cuò)距旋壓加工方法。
[0008]本發(fā)明的具體過程是:
[0009]第一步，安裝筒形件旋壓毛坯。將該筒形件旋壓毛坯安裝在旋壓機(jī)的旋壓芯模上。
[0010]第二步，調(diào)整旋輪攻角。所述的旋輪有2個(gè)或3個(gè)，均為R8/30。旋輪。各旋輪移動(dòng)至筒形件旋壓毛坯的起旋端，并將該旋輪的攻角調(diào)整至與筒形件旋壓毛坯軸線垂直。
[0011 ] 當(dāng)采用2個(gè)旋輪時(shí)，各旋輪之間的軸向錯(cuò)距量為6?8mm，第一旋輪的R角的頂端表面與旋壓芯模表面的直線距離為6mm ;第二旋輪的R角的頂端表面與旋壓芯模表面的直線距離為4mm。
[0012]當(dāng)采用3個(gè)旋輪時(shí)，各旋輪之間的軸向錯(cuò)距量為6?8mm，第一旋輪的R角的頂端表面與旋壓芯模表面的直線距離為8.0mm ;第二旋輪的R角的頂端表面與旋壓芯模表面的直線距離為6.0mm ;第三旋輪3的R角的頂端表面與旋壓芯模表面的直線距離為4.0mm。
[0013]第三步，旋壓。所述的旋壓過程為兩道次旋壓。
[0014]I 一道次旋壓:啟動(dòng)旋壓機(jī)，使所述的兩個(gè)旋輪沿筒形件旋壓毛坯的軸向運(yùn)動(dòng)，對所述的筒形件旋壓毛坯實(shí)施同步錯(cuò)距旋壓。所述兩個(gè)旋輪運(yùn)動(dòng)中的進(jìn)給速度均為100mm/min，旋壓機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為100r/min。
[0015]II調(diào)整旋壓間隙。將所述第一旋輪的R角的頂端表面與旋壓芯模表面的直線距離為2mm ;第二旋輪的R角的頂端表面與旋壓芯模表面的直線距離為1mm。
[0016]III二道次旋壓。啟動(dòng)旋壓機(jī)，使所述的兩個(gè)旋輪沿筒形件旋壓毛坯的軸向運(yùn)動(dòng)，對所述的筒形件旋壓毛坯實(shí)施異步錯(cuò)距旋壓，完成對筒形件旋壓毛坯的旋壓成型，得到的筒形件。旋壓時(shí)，第一旋輪的進(jìn)給速度為110mm/min，第二旋輪的進(jìn)給速度為100mm/min ;旋壓機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為100r/min。
[0017]第四步，卸料。
[0018]當(dāng)完成對筒形件旋壓毛坯的旋壓后，從旋壓機(jī)上卸下并清理得到的筒形件。
[0019]本發(fā)明利用各旋輪可獨(dú)立進(jìn)給的旋壓機(jī)，在旋壓過程中采用兩旋輪或者三旋輪軸向錯(cuò)距且進(jìn)給速度不同的方法進(jìn)行加工，成形高精度筒形旋壓結(jié)構(gòu)件。
[0020]本發(fā)明是結(jié)合張力旋壓、異步乳制與錯(cuò)距旋壓原理，提出的一種新型錯(cuò)距旋壓一一異步錯(cuò)距旋壓，具體工藝手段是在正向錯(cuò)距旋壓時(shí)，利用前旋輪的進(jìn)給速度大于后旋輪的進(jìn)給速度，在兩旋輪間的變形區(qū)人為制造拉力，形成張力旋壓，由于前、后旋輪進(jìn)給速度不同步，所以稱為異步錯(cuò)距旋壓，附圖所示。
[0021]工藝原理:在正旋錯(cuò)距旋壓時(shí)，如果兩旋輪進(jìn)給速度不同，前輪的進(jìn)給速度I大于后輪的進(jìn)給速度V2，或者三旋輪時(shí)V2> V3，兩旋輪錯(cuò)距量逐漸增加，相對遠(yuǎn)離，可在兩旋輪間的變形區(qū)產(chǎn)生拉力。該拉力使得變形區(qū)的受力狀態(tài)為兩向拉力的平面應(yīng)力狀態(tài)，該狀態(tài)時(shí)金屬的流動(dòng)更容易，表面質(zhì)量更好。由于承受拉應(yīng)力，金屬的周向流動(dòng)較小，坯料貼模較好，擴(kuò)徑現(xiàn)象不明顯，且不容易失穩(wěn)；金屬的軸向流動(dòng)情況得到了改善，后旋輪前方的堆積得到了改善，因此筒形件的直線度較好；同時(shí)，由于變形區(qū)金屬承受拉應(yīng)力，晶粒得到了細(xì)化，強(qiáng)度進(jìn)一步提高；后輪在減薄時(shí)，由于拉應(yīng)力，使得金屬的變形更容易，所需的旋壓力減小，在原有旋壓力的基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)較大的道次減薄率。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0023]1.前后旋輪產(chǎn)生的拉力使得后旋輪前方變形區(qū)的受力狀態(tài)為兩向拉力的平面應(yīng)力狀態(tài)，該狀態(tài)時(shí)金屬的流動(dòng)更容易，表面質(zhì)量更好。圖2所示為同步錯(cuò)距旋壓圓筒表面紋路，圖3所示為異步錯(cuò)距旋壓圓筒表面紋路。
[0024]2.前后旋輪產(chǎn)生的拉應(yīng)力，使得金屬的周向偏差應(yīng)力減小，從而使得金屬周向流動(dòng)較小，擴(kuò)徑現(xiàn)象不明顯，筒形件坯料貼模較好，直線度、圓跳等形位精度通過高精度的旋壓芯模得到保證，且不容易失穩(wěn)；同時(shí)，隨著金屬的軸向流動(dòng)情況得到了改善，后旋輪前方的金屬堆積得到了改善，筒形件的圓度提高約5%，壁厚公差可達(dá)1%。
[0025]3.前后旋輪產(chǎn)生的拉應(yīng)力使得變形區(qū)的金屬晶粒得到了細(xì)化，強(qiáng)度得到提高，屈服強(qiáng)度提高約5% -10%，使用壽命可提高10%。
[0026]4.拉應(yīng)力使得金屬的變形更容易，所需的旋壓力減小，根據(jù)材料不同，道次所需旋壓力減小約5% -10%，由此，在原有旋壓力的基礎(chǔ)上能夠?qū)崿F(xiàn)較大的道次減薄率，減薄率提尚約10%。
【附圖說明】
[0027]圖1是異步錯(cuò)距旋壓加工原理示意圖。
[0028]圖2是同步錯(cuò)距旋壓圓筒表面紋路。
[0029]圖3是異步錯(cuò)距旋壓圓筒表面紋路。
[0030]圖4是本發(fā)明的流程圖。圖中:
[0031]1.第一旋輪；2.第二旋輪；3.第三旋輪；4.筒形件旋壓毛坯；5.旋壓芯模。
【具體實(shí)施方式】
[0032]實(shí)施例1
[0033]本實(shí)施例是通過各旋輪能夠獨(dú)立軸向進(jìn)給的旋壓機(jī)，采用兩旋輪異步錯(cuò)距旋壓方法加工超高強(qiáng)度鋼薄壁筒形件。所述筒形件旋壓毛坯的壁厚、=8_，外徑D= Φ312_。
[0034]本實(shí)施例的具體過程是:
[0035]第一步，安裝筒形件旋壓毛坯。將該筒形件旋壓毛坯4安裝在旋壓機(jī)的旋壓芯模5上。
[0036]第二步，調(diào)整旋輪攻角。所述的旋輪有兩個(gè)，均為R8/30。旋輪。各旋輪移動(dòng)至筒形件旋壓毛坯的起旋端，并將該旋輪的攻角調(diào)整至與筒形件旋壓毛坯軸線垂直。各旋輪之間的軸向錯(cuò)距量為6?8mm，第一旋輪1的R角的頂端表面與旋壓芯模表面的直線距離為6mm;第二旋輪2的R角的頂端表面與旋壓芯模表面的直線距離為4mm。本實(shí)施例中，各旋