一种轴向断面呈h形的双向筒形零件的加工成形方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种轴向断面呈H形的双向筒形零件成形方法，属于材料加工领域。
【背景技术】
[0002]轴向断面呈H形的双向筒形零件主要起到传动、连接等作用，如各种带轮、发动机曲轴减震器轮毂等。对于这种带有薄外直壁的双向筒形零件，传统的加工工艺为铸造后机加工成形和劈旋成形。铸造工艺中固有的缺陷如气孔、缩松、裂纹等不易控制，废品率高，而且铸件的力学性能较塑性成形件要低，影响零件的使用寿命。同时，增加了后续机加工工序，造成材料利用率较低，生产效率低。劈旋成形工艺尽管能够成形出该类零件，但成形稳定性一般，而且劈旋过程会破坏金属流线，影响成形件的力学性能。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种轴向断面呈H形的双向筒形零件的加工成形方法，特定的采用三道次旋压成形工艺，使所得零件的成形精度高、表面质量好、整体力学性能优。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:一种轴向断面呈H形的双向筒形零件的加工成形方法，其创新点在于:首先选用加工轴向断面呈H形双向筒形零件的初始还料为圆形板料，所述圆形板料的厚度为t0、外径为d0 ；
接着将所述圆形板料固定于上芯模和下芯模之间，上芯模对所述圆形板料施加压力P，将圆形板料压紧于下芯模，上芯模和下芯模带动圆形板料绕轴线旋转；
然后在圆形板料的径向边缘设置旋轮，旋轮在沿径向进给的同时由圆形板料带动做被动旋转；
最后经过三道次旋压成形方法获得轴向断面呈H形的双向筒形零件。
[0005]进一步的，所述三道次旋压成形方法具体包括以下步骤:
(1)第一道次为增厚旋压过程:所述旋轮采用增厚旋轮，增厚旋轮的外径为Dl，外周面的宽度为bl，在增厚旋轮的外周面设置有向内的凹槽，所述凹槽的断面为圆弧面，圆弧半径为Rl ;随着增厚旋轮的进给，圆形板料外缘金属沿圆弧面均匀的向两侧流动，获得外径为dl的外缘增厚板料，所述外缘增厚板料的增厚外缘的断面呈圆弧半径为Rl的扇形；
(2)第二道次为推平旋压过程:所述旋轮采用平旋轮，所述平旋轮外径为D2，外周面的宽度为b2，所述平旋轮将所述外缘增厚板料的增厚外缘推平，获得具有高度为hi的双向外直壁、且外径为d2的筒坯；
(3)第三道次为终旋过程:所述旋轮采用终旋轮，所述终旋轮的外径为D3，外周面的宽度为b3 ;在上芯模及下芯模与终旋轮的挤压作用下，所述筒坯的双向外直壁金属向终旋轮的两侧流动，所述双向外直壁减薄并变长，获得轴向断面呈H形的双向筒形零件，所述双向筒形零件的外直壁高度为h2、壁厚为tl，所述双向筒形零件的外径为d3。
[0006]进一步的，所述终旋轮外周面依据双向筒形零件的形状为平面外周面或中心设置有凸起的外周面或中心设置有凹槽的外周面。
[0007]进一步的，所述上芯模对圆形板料施加的压力P设置为lOMPa。
[0008]进一步的，所述上芯模和下芯模的转速为350rpm。
[0009]进一步的，所述三道次旋压成形中，增厚旋轮、平旋轮及终旋轮的进给速度为0.2mm/s ?1mm/Sn
[0010]本发明的有益效果如下:
(I)本发明的轴向断面呈H形的双向筒形零件加工成形方法，充分发挥了旋压成形工艺的优点，避免了铸造工艺所产生的气孔、缩松、裂纹等缺陷以及劈旋工艺造成的金属流线的破坏；且由于根据零件的形状，特定的采用三道次旋压成形工艺，使所得零件的成形精度高、表面质量好、整体力学性能优；同时，本发明的方法还具有成形后无需后续机加工的优势；因此，本发明的成形方法具有很好的应用价值和发展前景。
[0011](2)本发明的轴向断面呈H形的双向筒形零件的加工成形方法，上芯模和下芯模带动圆形板料绕轴线旋转，每道次的旋轮(增厚旋轮、平旋轮、终旋轮)依次沿径向进给的同时由圆形板料带动做被动旋转。其中，第一道次为增厚旋压过程，增厚旋轮的外径为D1，外周面的宽度为bl,外周面设置有向内的凹槽,凹槽的断面为半径为Rl圆弧，可以使金属流动均匀稳定，能够有效的起到增厚的作用，为后续的外直壁的成形做储料准备，增厚外缘的断面呈扇形，外侧圆弧半径为R1，外径为dl。
[0012](3)本发明的轴向断面呈H形的双向筒形零件的加工成形方法中，第二道次采用的平旋轮，平旋轮外径为D2，外周面的宽度为b2，平旋轮将增厚的外缘推平，形成具有高度为hi的双向外直壁，能够保证在终旋过程的稳定性，不会出现失稳或坯料流动不均的情况，二道次之后的筒还外径为d2。
[0013](4)本发明的轴向断面呈H形的双向筒形零件的加工成形方法中，第三道次采用终旋轮，根据零件的最终形状，终旋轮可以做成中间带有内凹或者凸起等形状，终旋轮的外径为D3，外周面的宽度为b3，在上芯模I及下芯模3与终旋轮6的挤压作用下，二道次形成的外直壁金属向终旋轮的两侧流动，外直壁减薄并变长，直至形成最终轴向断面呈H形的双向筒形零件，外直壁的高度为h2，壁厚为tl，外径为d3。
【附图说明】
[0014]下面结合附图和【具体实施方式】进行进一步的说明。
[0015]图1为本发明的初始圆形板料结构示意图。
[0016]图2为本发明的旋压成形方法的工装示意图。
[0017]图3为本发明的第一道次旋压成型过程示意图。
[0018]图4为本发明的增厚旋轮结构示意图。
[0019]图5为本发明的平旋轮结构示意图。
[0020]图6为本发明的终旋轮结构示意图。
[0021]图7为本发明的外缘增厚板料结构示意图。
[0022]图8为本发明的筒坯结构示意图。
[0023]图9为本发明的双向筒形零件结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
[0025]本发明以图9中的某双向筒形零件9为例，零件外径d3=113.5mm，外直壁高度h2=30mm,外直壁厚度tl=2.75mm,中间带有半径R2=8.5mm的圆弧形凹槽。
[0026]如图1所示:初始圆形板料2的厚度t0=4.5mm,外径d0=140mm。
[0027]如图2所示:上芯模I和下芯模3带动板料绕轴线旋转，旋轮40在过程中依次替换为如图4所示的增厚旋轮4,如图5所示的推平旋轮5,如图6所示的终旋轮6,如图3所示的那样依次沿径向进给的同时由圆形板料2带动做被动旋转。
[0028]具体的，如图2所示:一种轴向断面呈H形的双向筒形零件的加工成形方法，初始坯料为圆形板料2，圆形板料2的厚度为t0，外径为d0 ;圆形板料2固定于上芯模I和下芯模3之间，圆形板料2的边缘设置有旋轮；上芯模I对圆形板料2施加压力P将坯料压紧于下芯模3，上芯模I和下芯模3带动圆形板料绕轴线旋转，3个旋轮40依次沿径向进给的同时由圆形板料2带动做被动旋转；
圆形板料2经过三道次旋压成形方法最终获得双向筒形零件；
第一道次为增厚旋压过程:如图3所示:第一道次的旋轮为增厚旋轮4，外径为D1，外周面的宽度为bl，外周面设置有向内的凹槽，凹槽的断面为圆弧形，圆弧半径为Rl ;随着增厚旋轮4的进给，圆形板料2外缘金属沿圆弧面均匀的向两侧流动，外缘得到增厚，获得外缘增厚板料7，外缘增厚板料7的增厚外缘的断面