[發(fā)明專利]正多邊形截面零件的旋壓成形方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910904458.2
• 申請(qǐng)日: 2019-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN110479836B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王佰超;劉育良;張澧桐;王德民;顧朋;劉勁松;劉夏;朱晶玉;王鑫;王俊;張旭忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長春理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B21D22/14
• 分類號(hào): B21D22/14
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 22214
• 代理人: 王丹陽

正多邊形截面零件的旋壓成形方法屬于非圓截面零件旋壓成形技術(shù)領(lǐng)域，目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。本發(fā)明的方法涉及一種機(jī)械導(dǎo)桿擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)原理，該原理將擺桿運(yùn)動(dòng)作為輪盤運(yùn)動(dòng)、將導(dǎo)桿作為零件截面邊界，根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)關(guān)系實(shí)現(xiàn)旋輪與零件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而旋壓形成正多邊形截面。技術(shù)方案主要步驟為：預(yù)設(shè)正多邊形截面零件的截面形狀、尺寸以及零件拔模角度，確定旋輪尺寸、輪盤桿長度、機(jī)床主軸與輪盤的轉(zhuǎn)速關(guān)系以及輪盤進(jìn)給軌跡，將待加工零件裝夾在機(jī)床主軸，啟動(dòng)主軸與輪盤，分別帶動(dòng)零件與旋輪旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，根據(jù)零件拔模角度，相應(yīng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)輪盤，使其按照設(shè)定軌跡帶動(dòng)旋輪進(jìn)給，從而使零件經(jīng)旋壓后形成正多邊形截面零件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于非圓截面零件旋壓成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及正多邊形截面零件的旋壓成形方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的旋壓是將平板或空心坯料固定在旋壓機(jī)的模具上，在坯料隨機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，用旋輪或趕棒加壓于坯料，使之產(chǎn)生局部的塑性變形。旋壓是一種特殊的成形方法。傳統(tǒng)旋壓通常指的是對(duì)截面為圓形的零件，近年來非軸對(duì)稱旋壓成為旋壓領(lǐng)域較為創(chuàng)新的技術(shù)，但該技術(shù)也無法加工截面為非圓的零件。

對(duì)于非圓截面鈑金零件的成形，傳統(tǒng)方法通常選用沖壓成型或者分塊加工后再焊接的方法。上述方法增加了工序，生產(chǎn)效率不高，也降低了零件的材料力學(xué)性能。

德國的兩位學(xué)者于2005年研制了借助彈簧張力徑向壓緊旋輪來旋壓成形三角形非圓橫截面空心零件，但由于彈簧張力無法與非圓旋壓過程中不斷變化的徑向力高度匹配，因此無法得到高精確的旋輪運(yùn)動(dòng)軌跡。

近年來有學(xué)者提出了一種新的非圓截面零件的旋壓方法，即通過旋輪裝置橫向進(jìn)給，在主軸旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)多次快速前進(jìn)和后退。由于旋輪進(jìn)行快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生較大的加速度，該方法對(duì)機(jī)床電機(jī)以及系統(tǒng)穩(wěn)定性要求較高，這為機(jī)床的設(shè)計(jì)增加了難度與成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出正多邊形截面零件的旋壓成形方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)方法加工工序復(fù)雜、生產(chǎn)效率低、零件的材料力學(xué)性能降低，借助彈簧張力旋壓成形無法得到高精確的旋輪運(yùn)動(dòng)軌跡以及通過旋輪裝置橫向進(jìn)給，在主軸旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)多次快速前進(jìn)和后退存在的對(duì)機(jī)床電機(jī)以及系統(tǒng)穩(wěn)定性要求較高，機(jī)床的設(shè)計(jì)難度與成本大的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的正多邊形截面零件的旋壓成形方法包括以下步驟：

步驟一：將待加工的圓筒狀毛坯料同軸安裝在旋壓機(jī)的主軸上，將四個(gè)旋輪圓周均布安裝在輪盤上，使輪盤回轉(zhuǎn)中心與主軸軸線徑向距離l₀滿足公式(一)的要求：

其中：l₁為輪盤回轉(zhuǎn)中心與旋輪圓心之間的徑向距離；

r為旋輪的半徑；

n為預(yù)加工成形的截面為正多邊形的零件的邊數(shù)；

l₂為預(yù)加工成形的截面為正多邊形的零件與旋輪對(duì)應(yīng)位置處的邊長，此時(shí)選擇最小截面邊長l₂s；

步驟二：啟動(dòng)主軸及輪盤，分別帶動(dòng)待加工的圓筒狀毛坯料及旋輪旋轉(zhuǎn)，完成一個(gè)圓周的加工，使待加工的圓筒狀毛坯料旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，輪盤旋轉(zhuǎn)n/4周，此時(shí)l₂的取值為預(yù)加工成形的截面為正多邊形的零件最小截面邊長l_2s；將待加工的圓筒狀毛坯料旋轉(zhuǎn)的一周平均分為n個(gè)周期，每個(gè)周期包括加工接觸階段和空轉(zhuǎn)階段，n個(gè)周期內(nèi)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，每個(gè)周期內(nèi)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律具體為；