[發明專利]橢圓形截面零件的旋壓成形方法

有效

• 申請號: 202010627711.7
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN112045024B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 王佰超;劉育良;張澧桐;王德民;顧朋;劉夏;朱晶玉;王鑫;王俊;張洪明;張旭忠;張欣龍;郭曉旭
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: B21D22/16
• 分類號: B21D22/16;G06F17/11
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 王丹陽

橢圓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領域，目的在于解決現有技術中存在的不足。本發明的方法涉及一種機械導桿擺動的運動原理，該原理將擺桿運動作為輪盤運動、將帶弧線的導桿作為零件截面邊界，根據機構運動關系實現旋輪與零件的相對運動，進而旋壓形成橢圓形截面。技術方案主要步驟為：預設橢圓截面的尺寸、零件拔模角度以及旋輪尺寸，確定輪盤桿長度、機床主軸與輪盤的轉速關系以及輪盤進給軌跡，將待加工零件裝夾在機床主軸，啟動主軸與輪盤，分別帶動零件與旋輪旋轉。同時，根據零件拔模角度，使輪盤帶動旋輪按照設定軌跡帶動旋輪進給，從而使零件經旋壓后形成橢圓形截面零件。

技術領域

本發明屬于非圓截面零件旋壓成形技術領域，具體涉及橢圓形截面零件的旋壓成形方法。

背景技術

旋壓是一種特殊的成形方法，是通過旋轉使之受力點由點到線由線到面，同時在某個方向給予一定的壓力使金屬材料沿著這一方向變形和流動而成型某一形狀的技術。傳統旋壓通常指的是對截面為圓形的零件，近年來非軸對稱旋壓成為旋壓領域較為創新的技術，但該技術也無法加工截面為橢圓形的零件。

上世紀八十年代，有國外學者借助車床加工橢圓橫截面零件的十字滑槽機構使旋輪產生橢圓軌跡，剪切旋壓成橢圓形橫截面空心零件，該研究雖然最早證明了非圓旋壓的可行性。但該機構所獲得的旋壓運動軌跡精度差，因此限制了其應用。因此對于非圓截面鈑金零件的成形，現有技術中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，生產效率不高，也降低了零件的材料力學性能。

近年來有學者提出了一種新的非圓截面零件的旋壓方法，即通過旋輪裝置徑向進給，在主軸旋轉一周內多次快速前進和后退。由于旋輪進行快速往復運動，運動解析計算方法復雜，實際加工時采用靠模法加工。而一個靠模只能用來加工一種形狀和尺寸的零件，因此實際應用時具有局限性。

發明內容

本發明的目的在于提出橢圓形截面零件的旋壓成形方法，解決現有技術中傳統方法加工工序復雜、生產效率低、零件的材料力學性能降低；在主軸旋轉一周內多次快速前進和后退存在的運動解析計算方法復雜以及靠模法、加工局限性大的問題。

為實現上述目的，本發明的橢圓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的主軸上，將兩個旋輪圓周均布安裝在輪盤上，使輪盤回轉中心與主軸軸線徑向距離l_x滿足公式(一)的要求：

l_x＝l₁+r+r₀ (一)

其中：

l₁為輪盤回轉中心與旋輪圓心之間的徑向距離；

r為旋輪的半徑；

r₀為圓筒狀毛坯的截面半徑，且r₀a，a為預加工成形零件的橢圓截面半長軸尺寸；

步驟二：啟動主軸及輪盤，分別帶動待加工的圓筒狀毛坯料及旋輪旋轉，使待加工的圓筒狀毛坯料旋轉一周時，輪盤也旋轉一周；將待加工的圓筒狀毛坯料旋轉的一周平均分為兩個周期，每個周期包括加工接觸階段和空轉階段，兩個周期內的機構運動規律相同，每個周期內的機構運動規律具體為；

在每個周期的加工接觸階段中，主軸旋離水平位置初始位置的角度值β與輪盤旋離水平位置的角度值α滿足公式(二)、(三)、(四)、(五)和(六)的關系：

(l₁·sinα-r·sinθ)²+(b+l₁+r-l₁·cosα-r·cosθ)²＝(a·cos∠1)²+(b·sin∠1)² (二)