[發明專利]有平鍵的分形旋壓模具及該平鍵的確定方法

有效

• 申請號: 201210118309.1
• 申請日: 2012-04-21
• 公開（公告）號: CN102626737A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 詹梅;王巧玲;石豐;楊合
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B21D37/00
• 分類號: B21D37/00;B21D22/16;B21D37/20
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術領域

本發明涉及旋壓成形加工領域，具體是一種有平鍵的分形旋壓模具及該平鍵的確定方法。

背景技術

分形旋壓是成形整體車輪、輪轂以及整體式V形槽皮帶輪的先進工藝方法。在目前的分形旋壓工藝中，主動芯模大端與機床主軸通過機械方式聯接，從動芯模大端與尾頂也通過機械方式聯接，尾頂中心線與主軸中心線重合，毛坯的一個表面與主動芯模小端面配合，毛坯的另一個表面與從動芯模小端面配合。旋壓成形時，僅僅通過主動芯模施加給工件的摩擦力和工件施加給從動芯模的摩擦力，實現主動芯模、工件和從動芯模隨主軸的轉動。隨著分形旋壓過程的進行，旋輪的徑向進給深度不斷增加，而通過機床尾頂和主軸施加作用于主動芯模和從動芯模的壓力基本不變，因而主動芯模和從動芯模與工件間的摩擦力也基本不變，而工件所受旋輪力不斷增大，工件轉動的阻力也不斷增大，因此導致摩擦力難以繼續帶動工件與從動芯模隨主軸同步轉動，并使工件產生滑動和偏心，甚至卡死不能轉動，從而影響旋壓加工過程的正常進行。

迄今為止，對于分形旋壓成形技術的研究較少。報道的只有部分國外學者在二維的平面變形和大量簡化的三維變形基礎上，對分形旋壓成形機理、分形旋壓力能參數計算和材料流動規律等分形旋壓成形過程中的問題進行了少量研究，主要研究的失效方式為開裂及凸緣失穩，對于分形旋壓工件滑動和偏心現象的提出及問題解決方法尚未見報道。

發明內容

為克服現有技術中存在的摩擦力難以繼續帶動工件與從動芯模隨主軸同步轉動，并使工件產生滑動和偏心，甚至卡死不能轉動，從而影響旋壓加工過程的正常進行的不足，本發明提出了一種有平鍵的分形旋壓模具及該平鍵的確定方法。

本發明包括主動芯模和從動芯模。所述主動芯模和從動芯模為回轉體，其縱截面呈梯形。所述主動芯模的小端面與從動芯模的小端面分別與毛坯的一個表面配合。在主動芯模與毛坯配合的端面對稱分布有一對平鍵，在從動芯模與毛坯配合的端面亦對稱分布有一對平鍵。所述從動芯模上的一對平鍵與主動芯模上的一對平鍵相同。使用時，位于主動芯模小端面的一對平鍵與位于從動芯模小端面的一對平鍵之間90°交錯。在主動芯模的大端面中心有與機床主軸固連的連接插桿。

本發明還提出了一種有平鍵的分形旋壓模具中平鍵的確定方法，其過程包括以下步驟：

步驟l，確定作用在平鍵對上的外力偶；根據式(1)確定作用在平鍵對上的外力偶Me：

Me=9549Pknk---(1)]]>

公式(1)中，M_e為作用在平鍵對上的外力偶，M_e的單位為N·m，P_k為旋壓機主軸額定功率，P_k的單位為KW，n_k為旋壓機主軸轉速，n_k的單位為r/min。

步驟2，確定平鍵的許用剪切強度；根據式(2)確定平鍵的許用剪切強度τ_l：

τ_l＝(0.5-0.7)σ_b?????(2)

公式(2)中，τ_l為平鍵材料的許用剪切強度，σ_b為平鍵材料的抗拉強度。

步驟3，確定平鍵的許用擠壓強度；根據(3)式確定平鍵的許用擠壓強度σ_l：

σ_l＝(1.5-2.5)σ_b?????(3)

公式(3)中，σ_l為平鍵材料的許用擠壓強度，σ_b為平鍵材料的抗拉強度。

步驟4，確定平鍵長度；根據(4)式確定平鍵長度l：

l＝t₀?????????????????(4)

公式(4)中，l為平鍵長度，t₀為毛坯厚度。

步驟5，確定力臂長度；根據(5)式確定力臂長度L：

L＝d/2-Δ?????????????(5)