[實用新型]一種超聲筒形變薄旋壓裝置

有效

• 申請號: 201220644532.5
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN202963160U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 李新和;張旭;何霞輝;秦清源;舒晨
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B21D22/14
• 分類號: B21D22/14;B06B1/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本實用新型涉及一種旋壓裝置，尤其是涉及一種超聲筒形變薄旋壓裝置，適用于大徑厚比、超薄壁回轉零件的減薄旋壓裝置。

背景技術

旋壓技術因其成形精度高，產品性能好及節約材料等優點，廣泛應用于工件制造領域。旋壓工藝在高強度、高性能回轉體零件制造方面有著許多優點，是工件整體成形的首選工藝。與以表面處理載荷較小為特點的超聲波旋壓加工工藝不同，在超薄壁、徑厚比較大的筒體旋壓過程中，需要施加較大的載荷，但旋壓載荷施加過大將使金屬的局部流變失穩而產生缺陷，旋壓失穩是制約成形精度的主要因素。旋壓失穩表現為筒體波紋鼓形及表面局部損傷。因此，降低旋壓載荷，控制旋壓失穩缺陷，提高旋壓成形極限至關重要。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種降低旋壓載荷、控制旋壓失穩，提高旋壓成形極限的超聲減薄旋壓裝置。

為解決上述技術問題，本實用新型包括固定在旋壓機床刀架上的支架、超聲波電源、換能器、變幅桿和工具頭，所述超聲波電源與換能器之間通過導線連接，其特征在于：所述換能器與所述變幅桿的一端連接，所述變幅桿的另一端與所述工具頭連接形成一整體，所述變幅桿通過上下兩個支撐點安裝在支架上。

所述變幅桿與所述支架連接的兩個支撐點選在超聲波波節處。

所述變幅桿包括第一級變幅桿和第二級變幅桿，所述第一級變幅桿、第二級變幅桿和工具頭的材料一致并制成一體，所述第一級變幅桿包括的大端和小端，所述第一級變幅桿的大端、小端和所述換能器通過螺桿連接。

所述工具頭采用旋輪，所述旋輪滿足諧振要求和強度要求。

所述換能器包括前端蓋和后端蓋，所述前端蓋采用圓錐形狀。

所述超聲波電源將交流電轉換成超聲頻正弦電振蕩信號，所述換能器將電振蕩信號轉換成超聲頻機械振動，所述變幅桿將換能器的縱向振動放大后傳遞給所述工具頭，使作用在所述工具頭上的切削力形成連續有規律的脈沖切削力波形。

所述變幅桿采用雙節點支撐的方式中的兩個支撐點采用角接觸球軸承背對背安裝構成。

所述前端蓋選擇密度小的材料，后端蓋選擇密度大的材料。

由于采用上述結構，本實用新型與傳統旋壓裝置相比，加入了超聲場，旋壓的徑向力和軸向力與傳統的旋壓力相比都有顯著減小；因此施加相同的載荷，可產生更大的變形量，而且采用旋輪作為工具頭，通過加入的超聲場，使得旋輪與工件之間摩擦應力大大減小，與傳統旋壓相比工件可在較小的載荷下發生塑性變形，在超聲能的作用下，材料的成形性更好，實驗證明，旋壓的成形載荷要下降25%以上。

為減少超聲能量在連接界面的損失，變幅桿和旋輪的材料一致設計成一體，并使兩者達到諧振狀態，諧振頻率應等于設計頻率，使得旋輪與工件之間摩擦應力大大減小。

變幅桿設計為全波長復合多級變幅桿，變幅桿的固定點選擇在超聲波波節處，以減少連接界面上的超聲能損耗。

本超聲裝置設計采用夾心式壓電換能器，從而具有很大的功率容量、較高的電聲轉換效率和聚焦聲能，起到放大振幅作用。

綜上所述，本實用新型具有良好的降低載荷、提高工件質量的效果，可抑制在制作超薄壁、徑厚比較大的筒體過程中旋壓失穩的缺陷。

附圖說明

圖1本實用新型振幅曲線示意圖；

圖2本實用新型變幅桿的結構示意圖；

圖3本實用新型的結構示意圖。

具體實施方案

下面結合附圖對本實用新型進一步說明。