专利名称：随旋轮转动的筒形件正向旋压压圈的制作方法
技术领域：
本发明属于旋压加工领域，具体是ー种随旋轮转动的筒形件正向旋压压圏。
背景技术：
筒形件正向旋压是用于成形高精度薄壁筒形件的一种连续局部塑性成形方法，具有旋压カ小、生产效率高、劳动强度小等特点。在筒形件正向旋压エ艺中，筒形坯料一端通过夹持装置与芯模固定并使筒形坯料轴线与芯模轴线重合，通过芯模的主动转动带动坯料与芯模的同步转动。旋轮沿芯模轴向向筒形坯料另一端做直线进给运动，使筒形坯料厚度减薄长度伸长形成薄壁长筒形件。但是在筒形件正向旋压末期，由于坯料尾端材料受的约束较少，材料流动相对自 由，尾端材料流动会产生扩径形成类似喇叭ロ的缺陷使旋压过程无法继续进行。对于上述情况，通常的处理方法是加大坯料轴向的加工余量，使旋轮不旋到坯料的尾端，并在旋压结束后将尾端产生的喇叭ロ用机械加工的方法切除。这显然会降低材料的利用率，増加成本。因此，采取措施抑制喇叭ロ的形成，増加旋压成形段长度，对于提高材料利用率，降低成本，尤其是对于贵重金属而言，具有极为重要的意义。目前，在现有技术中，针对筒形件正向旋压末期尾端产生的喇叭ロ的处理方法除了以上所述的在坯料尾端预留一定的加工余量并在旋压后用机加的方法切除外，还有通过在旋压完成后，附加多道次的缩ロ旋压エ序来收缩并消除エ件尾端的喇叭ロ，但此多道次缩ロエ序会极大的延长生产周期，较低工作效率，而且在对エ件尾端喇叭ロ进行缩ロ时，尾端材料极易发生失稳，严重时会产生起皱或破裂。综上所述，现有的技术中尚未提出能有效地，针对性地抑制筒形件正向旋压尾端喇叭ロ的方法。针对这ー现状，本发明提出了能在筒形件旋压过程中有效抑制坯料尾端喇叭ロ的装置。
发明内容
为了防止筒形件正向旋压过程中尾端产生喇叭ロ，增加旋压件长度，提高材料利用率，降低成本，本发明提出了一种随旋轮转动的筒形件正向旋压压圏。本发明包括旋轮芯轴、旋轮、压圈和挡板；其中，旋轮芯轴的一端为压圈安装段，旋轮芯轴另一端为该旋轮芯轴与旋压机的旋轮座连接的旋轮座配合段，该旋轮座配合段的外径与旋轮座上安装孔的内径相同；在旋轮芯轴压圈安装段与旋轮座配合段之间是旋轮安装段；在旋轮安装段与旋轮座配合段邻接处有径向凸出的定位凸台；压圈套装在所述压圈安装段上，并且通过挡板螺钉将挡板固定在压圈和旋轮芯轴的端面上；旋轮套装在所述旋轮安装段上，并通过旋轮螺钉固定在旋轮芯轴上定位凸台的端面上；所述旋轮芯轴、旋轮、压圈和挡板的轴线重合，并在旋轮座进给机构的带动下一同沿直线在轴向做进给运动；压圈为无底直筒形件，其长度为坯料壁厚的10 20倍；压圈的外径通过公式(I)确定；dp=dr-2 Δ t- (O. 2 O. 4) t。(I)
其中，dp为压圈外径，dr为旋轮外径，Λ t为坯料壁厚道次减薄量，t0为筒形坯料的初始壁厚。本发明所提出的ー种防止筒形件正向旋压尾端喇叭ロ的装置的装配步骤如下第一歩将旋轮套在旋轮芯轴的旋轮安装段上，并使其与旋轮芯轴的定位凸台相连的端面与旋轮芯轴的定位凸台贴合，然后用螺栓将旋轮与旋轮芯轴的定位凸台联接。第二步将压圈套在旋轮芯轴的压圈安装段上。第三步将挡板置于旋轮芯轴压圈安装段的端部，并通过六角螺钉将挡板与压圈和旋轮芯轴压圈安装段连接起来。本发明所提出的装置中的压圈在旋压过程中能对旋轮前方鼓起的坯料产生向内的径向挤压作用，从而限制旋轮前方材料向外的径向流动，促进加工过程中材料沿轴向流 动，抑制未旋压区坯料的扩径，使筒形件成形过程中变形平稳，最終在旋压末期达到防止坯料尾端喇叭ロ产生的作用。此外，对于不同的壁厚减薄量，采用本发明只需通过更换不同外径的压圈保证压圈和坯料外表面之间的初始间隙并使初始间隙为(O. I O. 2) t0, t0为筒形坯料的初始壁厚。此初始间隙能够防止在旋压初始阶段压圈和坯料外表面不必要的接触而产生的摩擦。并且本发明结构简单，易于制造加工，便于更换压圈。最終通过试验发现，当在某种相同的エ艺条件下进行单道次旋压时，普通的筒形件正向旋压可使旋压件的有效成形段长度达坯料原始轴向长度的I. 5倍，而采用本发明所提出的装置进行筒形件正向旋压所能达到的旋压件有效成形段长度为坯料原始轴向长度的2倍，由此证明本发明所提出的装置最終能达到抑制喇叭ロ产生，増加旋压件的有效成形段，提高材料利用率的目的。
图I是筒形件旋压末期产生的喇叭ロ缺陷示意图；图2是用于控制筒形件旋压尾端喇叭ロ的装置的装配结构示意图；图3是旋轮芯轴的结构示意图，其中图3a是主视图，图3b是左视图； 图4是旋轮的结构示意图，其中图4a是主视图，图4b是左视图；图5是压圈的结构不意图，其中图5a是主视图，图5b是左视图；图6是挡板的结构示意图，其中图6a是主视图，图6b是左视图。图中I.挡板2.旋轮芯轴3.压圈4.挡板螺钉5.旋轮6.旋轮螺钉7.旋轮座配合段8.定位凸台9.旋轮安装段10.压圈安装段
具体实施例方式本实施例是ー种随旋轮转动的筒形件正向旋压压圏。该筒形件的毛坯为LF21M铝合金管还，其外径为106mm,内径为100mm,管材壁厚为3mm,其轴向长度为500mm。在本实施例的旋压过程中，坯料的壁厚减薄量为I. 2_。本实施案例包括旋轮芯轴2、旋轮5、压圈3和挡板I。旋轮芯轴2为阶梯轴，该旋轮芯轴2的一端为压圈安装段10，旋轮芯轴2另一端为该旋轮芯轴2与旋压机的旋轮座连接的旋轮座配合段7，该旋轮座配合段7的外径与旋轮座上安装孔的内径相同。在旋轮芯轴2压圈安装段10与旋轮座配合段7之间是旋轮安装段9。在旋轮安装段9与旋轮座配合段7邻接处有径向凸出的定位凸台8。压圈3套装在所述压圈安装段10上，并且通过挡板螺钉4将挡板I固定在压圈和旋轮芯轴2的端面上。旋轮5套装在所述旋轮安装段9上，并通过旋轮螺钉6固定在旋轮芯轴2上定位凸台8的端面上。挡板I位于在旋轮芯轴2套装有压圈3 —端的端面，并通过螺钉固定将该挡板I固定在旋轮芯轴2和压圈3的端面上。所述的旋轮芯轴2、旋轮5、压圈3和挡板I均为回转体，并且所述旋轮芯轴2、旋轮
5、压圈3和挡板I的轴线重合。所述的旋轮芯轴2、旋轮5、压圈3和挡板I在旋轮座进给机构的带动下一同沿直线在轴向做进给运动。本实施例中，旋轮芯轴2的旋轮座配合段7与旋轮座相连，能够相对旋轮座自由转动。旋轮5通过六角螺钉与旋轮芯轴的定位凸台8相连从而固定在旋轮芯轴的旋轮安装段9上。挡板I通过六角螺钉固定在旋轮芯轴的压圈安装段10的端部。压圈3通过六角螺钉与挡板I相连且固定在旋轮芯轴的压圈安装段10上。最终实现旋轮5在坯料带动下，旋轮芯轴2、旋轮5、压圈3和挡板I的同步转动。 旋轮芯轴2为四级阶梯轴。其中，旋轮座配合段7的直径为48mm，且与旋压机的旋轮座安装孔相配合，并通过调心滚子轴承装配到旋轮座上。旋轮芯轴2的定位凸台8的直径为87. 2mm，轴向长度为21. 2mm，并和旋轮安装段9形成的轴肩与旋轮5的一端面贴合，形成旋轮5沿芯轴2轴向的安装定位面，并且在此端面上开有6个深为IOmm的用于和旋轮5连接的沉头螺纹孔。旋轮芯轴的旋轮安装段9的直径为62_，与旋轮5安装孔的内径相同，用于与旋轮5安装孔配合，旋轮安装段9的长度应略大于旋轮5的轴向厚度，在本实施例中，旋轮芯轴的旋轮安装段9长度为30. 5mm。旋轮芯轴的压圈安装段10的直径为55mm，略小于旋轮安装段9的直径，与旋轮安装段9形成高为3. 5mm的用于定位压圈3的轴肩，压圈安装段10的直径亦应与压圈3的内径相同用于和压圈3的内表面相配合，压圈安装段10的长度应与压圈3的轴向长度相同，在本实施例中，旋轮芯轴的压圈安装段10的长度为40mm,并且在压圈安装段10的端部开有6个用于和挡板I连接的螺纹孔。旋轮5为筒形件强カ旋压用的双锥面旋轮，其外径为106mm，成形角α为25°，圆角半径为3mm,轴向厚度为26mm。旋轮5的安装孔与旋轮安装段9相配合,其直径为62mm。并在其周向均匀分布着六个和定位凸台8对应的螺纹通孔，用于将旋轮5固定在定位凸台8上。压圈3为无底直筒形件。用于阻挡旋轮5前方毛坯段的扩径以防止喇叭ロ的产生。其长度应为坯料壁厚的10 20倍。在本实施例中，压圈3的长度为40mm。压圈3的内径为55mm，与旋轮芯轴压圈安装段10的直径相同用于和旋轮芯轴压圈安装段10的表面配合。压圈3的外径通过公式(I)确定。dp=dr_2 Λ t-(O. 2 O. 4) t0(I)其中，dp为压圈3外径，dr为旋轮5外径，Δ t为坯料壁厚道次减薄量，t0为筒形坯料的初始壁厚。在本实施例中，dp=102. 7mm。在压圈3的ー个端面开有6个用于和挡板I连接的螺纹孔。有螺纹孔的端面与挡板I的对应端面贴合。挡板I有两个作用，ー是用于压圈3的轴向定位，ニ是将压圈3固定在旋轮芯轴的压圈安装段10上与旋轮5和旋轮芯轴2 —同转动。挡板I的直径略小于压圈3的直径，以保证挡板I和毛坯不发生干渉，在本实施例中，挡板I的直径为90mm。并且在挡板I的内圈和外圈分别各自分布着6个用于与旋轮芯轴压圈安装段10和压圈3连接的通孔。装配吋，首先将旋轮5套在旋轮芯轴2的旋轮安装段9上，并使其与旋轮芯轴2的定位凸台8相连的端面与旋轮芯轴的定位凸台8贴合，然后用螺栓将旋轮5与旋轮芯轴的定位凸台8联接。再将压圈3套在旋轮芯轴的压圈安装段10上。最后将挡板I置于旋轮芯轴压圈安装段10的端部，并通过六角螺钉将挡板I与压圈3和旋轮芯轴压圈安装段10 连接起来。
权利要求
1.一种随旋轮转动的筒形件正向旋压压圈，其特征在于，包括旋轮芯轴、旋轮、压圈和挡板；其中，旋轮芯轴的一端为压圈安装段，旋轮芯轴另一端为该旋轮芯轴与旋压机的旋轮座连接的旋轮座配合段；在旋轮芯轴压圈安装段与旋轮座配合段之间是旋轮安装段；在旋轮安装段与旋轮座配合段邻接处有径向凸出的定位凸台；压圈套装在所述压圈安装段上，并且通过挡板螺钉将挡板固定在压圈和旋轮芯轴的端面上；旋轮套装在所述旋轮安装段上，并通过旋轮螺钉固定在旋轮芯轴上定位凸台的端面上；所述旋轮芯轴、旋轮、压圈和挡板的轴线重合，并在旋轮座进给机构的带动下一同沿直线在轴向做进给运动； 压圈为无底直筒形件，其长度为坯料壁厚的10 20倍；压圈的外径通过公式(I)确定; も=も-2 Λ t-(O. 2 O. 4)t0(I) 其中，dp为压圈外径，dr为旋轮外径，At为坯料壁厚道次减薄量，t0为筒形坯料的初始壁厚。
全文摘要
一种随旋轮转动的筒形件正向旋压压圈，旋轮芯轴的一端为压圈安装段，另一端为该旋轮芯轴与旋压机的旋轮座连接的旋轮座配合段。在旋轮芯轴压圈安装段与旋轮座配合段之间是旋轮安装段。在旋轮安装段与旋轮座配合段邻接处有径向凸出的定位凸台。压圈套装在压圈安装段上，并通过挡板螺钉将挡板固定在压圈和旋轮芯轴的端面。旋轮套装在旋轮安装段上，并固定在旋轮芯轴上定位凸台的端面上。旋轮芯轴、旋轮、压圈和挡板在旋轮座进给机构的带动下一同沿直线做轴向进给运动。本发明只需通过更换不同外径的压圈以保证不同道次减薄率下压圈和坯料外表面之间的初始间隙，防止了喇叭口的产生，增加旋压件的有效成形段，提高材料利用率的目的。具有结构简单、易于制造加工、便于更换的特点。
文档编号B21D22/16GK102688928SQ20121014520
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月11日 优先权日2012年5月11日
发明者杨合, 石丰, 詹梅, 郭靖 申请人:西北工业大学