強(qiáng)旋工藝的研究與開發(fā)

本人持有該設(shè)計(jì)全套的電子檔，可與我共同探討新的研究方案，改進(jìn)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方案，3103064563，旨在互相幫助，共同進(jìn)步，維護(hù)社會(huì)主義文明，建設(shè)社會(huì)主義和諧社會(huì)。目錄TOC\o"1-3"\h\u28064第一章緒論 3191361.1強(qiáng)旋工藝的發(fā)展現(xiàn)狀 322451.2主要研究內(nèi)容 39525第二章強(qiáng)力旋壓成形技術(shù) 321382.1分類 3168282.2成形原理 421992.3變形過程 4186142.4受力分析 516693第三章某個(gè)金屬鋁坯的強(qiáng)旋工藝 521313.1基本要求 5203823.2檢驗(yàn)規(guī)定 5226533.3其他規(guī)定 5172963.4工藝系統(tǒng)的布局以及主要設(shè)備選型 6193163.5預(yù)成形工藝 625263.6輔助工藝準(zhǔn)備 7307313.7檢驗(yàn) 7282143.8旋壓工裝設(shè)計(jì) 7212033.9旋壓準(zhǔn)備 829713第四章某強(qiáng)旋板料毛坯的模具與旋輪展示圖 930153結(jié)論 182110致謝 1929242參考文獻(xiàn) 19強(qiáng)旋工藝的研究與開發(fā)作者：00000000指導(dǎo)老師:00000工學(xué)院級(jí)機(jī)械制造及其自動(dòng)化摘要：毛坯與芯芯模共同旋轉(zhuǎn)，由旋輪進(jìn)給并施加壓力，使毛坯緊貼芯模逐點(diǎn)局部變形的沖壓成形工藝。根據(jù)毛坯旋壓加工工藝的特點(diǎn),建立毛坯旋壓工藝參數(shù)的數(shù)學(xué)模型,通過對(duì)減薄率旋壓力、旋壓軌跡切點(diǎn)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的計(jì)算,得到毛坯旋壓加工工藝參數(shù),并經(jīng)過多次試驗(yàn),對(duì)毛坯加工旋壓刀路軌跡進(jìn)行對(duì)比分析。通過調(diào)整減薄率、旋壓力、旋壓軌跡切點(diǎn)等參數(shù),可以建立優(yōu)化的旋壓加工工藝和加工軌跡路線。旋壓加工的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備和模具都比較簡(jiǎn)單（沒有專用的旋壓機(jī)時(shí)可用車床代替），除可成形如圓筒形、錐形、拋物面形成或其它各種曲線構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)體外，還可加工相當(dāng)復(fù)雜形狀的旋轉(zhuǎn)體零件。缺點(diǎn)是生產(chǎn)率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，比較適用于試制和小批量生產(chǎn)。隨著飛機(jī)、火箭和導(dǎo)彈的生產(chǎn)需要，在普通旋壓的基礎(chǔ)上，又發(fā)展了變薄旋壓（也稱強(qiáng)力旋壓）。強(qiáng)力旋壓成型所需要的旋壓力較大,旋壓機(jī)的結(jié)構(gòu)一般也較復(fù)雜。強(qiáng)力旋壓成型又依旋輪移動(dòng)的方向與金屬流動(dòng)的方向，分為正旋和反旋。旋輪移動(dòng)的方向與金屬流動(dòng)的方向相同，叫正旋；反之，稱為反旋。同一種材料，反旋成型所需的旋壓力較大。我們通過對(duì)旋壓的工藝特點(diǎn)、成形原理和發(fā)展應(yīng)用的研究,從不同角度對(duì)旋壓技術(shù)進(jìn)行新的分類,有助于從本質(zhì)上掌握旋壓成形工藝,促進(jìn)對(duì)各種毛坯旋壓方法的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究、并為更多的新工藝新方法的產(chǎn)生提供科學(xué)依據(jù)。關(guān)鍵詞：強(qiáng)力旋壓芯模變形機(jī)理Abstract：Blankandcoremandrelrotationtogether,bytheandoffeedingpressure,pointoflocaldeformationoftheblankisclingycoremould,stampingformingprocess.Accordingtothecharacteristicsoftheblankspinningprocess,amathematicmodelofthespinningprocessparameters,basedonthetrajectoryofspinningforcereductionratio,spinningtangentpointcalculatethekeydata,suchas,getblankspinningprocessparameters,andthroughmanyexperiments,theroughmachiningspinningkniferoadtrackwereanalyzed.Byadjustingtheratioofthin,theparameterssuchaspressure,spinningtrajectorypointoftangency,canestablishtrajectoryrouteoptimizationofspinningprocessingtechnologyandprocessing.Spinningprocessingequipmentandmoldareofthemethodissimple,nospecialspinningmachinescanbesubstitutedforlathe),inadditiontoformingsuchascylindrical,conical,parabolicformorotherformsoftherotationofthecurvesinvitro,canalsobeprocessingcomplicatedshapeofrevolvingparts.Thedisadvantageisthatproductivityislow,theintensityoflaborislarger,moresuitablefortrialproductionandsmallbatchproduction.Withtheproductionrequirementsofaircraft,rocketsandmissiles,onthebasisofordinaryspinning,anddevelopedthevariableBoXuanpressure(alsocalled)ofpowerspinning.Requiredforpowerspinningformingofspinningforceisbigger,generalisalsomorecomplexthestructureofspinningmachine.Powerspinningformingandinaccordancewiththewheel

andmetalflowinthedirectionofthemovingdirection,canbedividedintopositiverotationandreverserotation.Wheelandmetalflowinthedirectionofthemovingdirectionofthesame,iscalledspin;Ontheotherhand,calledreversespin.Thesamekindofmaterial,thespinningformingtherotarypressurerequired.Wethroughtothespinningprocesscharacteristics,theformingprincipleanddevelopmentoftheapplicationofresearch,fromdifferentanglesofspinningtechnologyisthenewclassification,helpstograspthespinningformingtechnologyfromtheessence,promotethevariousblankspinningmethodoftheoreticalanalysisandexperimentalresearch,andasmorenewtechnologywillprovideascientificbasisforthegenerationofnewmethod.

Keyword：powerspinningmandreldeformationmechanism第一章緒論我國金屬旋壓成型技術(shù)的發(fā)展歷史近四十年，而在國防工業(yè)的應(yīng)用研究尤為廣泛，研究應(yīng)用水平很高，特別是在旋壓成型工藝及裝備方面，已經(jīng)處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。旋壓機(jī)的設(shè)計(jì)和制造能力也很強(qiáng)。帶輪旋壓成形式工藝與設(shè)備是一項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)，帶輪旋壓工藝上取得了折疊式帶輪、劈開式帶輪、滾壓式多V型帶輪和組合式帶輪一系列科研成果，在理論與實(shí)踐兩個(gè)方面解決了旋壓成形中的各種技術(shù)難題，并成功地用于生產(chǎn)。但與德國的旋壓技術(shù)相比，我國還需要努力追敢，因?yàn)?，我國許多產(chǎn)品還需要進(jìn)口，尤其是汽車中的某些零部件。由于旋壓成型技術(shù)具有柔性好、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，適合加工多種金屬材料，是一種經(jīng)濟(jì)、快速成形薄壁回轉(zhuǎn)體零件的方法。與其他沖壓工藝方法相比，由于它能制造出形狀多樣、尺寸各異的產(chǎn)品，特別是在結(jié)合高效、精密的數(shù)控技術(shù)后，更具有明顯的優(yōu)越性。因此，不僅在航空、航天、兵器等金屬精密加工技術(shù)領(lǐng)域占有重要地位，而且在化工、機(jī)械制造、電子及輕工業(yè)等領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。1.1強(qiáng)旋工藝的發(fā)展現(xiàn)狀強(qiáng)力旋壓源于普通旋壓，目前，普通簡(jiǎn)彤件強(qiáng)力旋壓工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，而帶有縱向內(nèi)筋的筒形件強(qiáng)力旋壓工藝還相對(duì)落后。因此，進(jìn)一步深入開展帶內(nèi)筋筒形件強(qiáng)力旋壓工藝成形機(jī)理和變形特點(diǎn)的研究，有著重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。1.2主要研究內(nèi)容金屬鋁坯的強(qiáng)旋工藝設(shè)計(jì)。第二章強(qiáng)力旋壓成形技術(shù)2.1分類2.1.1根據(jù)旋壓類型和金屬變形的機(jī)理我們可以把強(qiáng)旋分為剪切旋壓和擠出旋壓，剪切旋壓主用于異形件，擠出旋壓主用于筒形件。2.2成形原理2.2.1剪切旋壓適用于一些復(fù)雜的成形工件，工件一般包括錐形、拋物線和一些曲目線。其中錐形件是異形件中的典范，在旋壓過程中，板料由模具和尾頂固定，主軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)板料旋轉(zhuǎn)，旋輪伺服進(jìn)給擠壓板料，平面板料在旋輪的擠壓下與剪切的作用下，厚度變形遵循體積不變定律和正弦規(guī)律，變形按照一定的母線形狀。2.2.2正弦規(guī)律就是對(duì)錐形件進(jìn)行強(qiáng)旋時(shí)，根據(jù)純剪切變形的原理求出毛坯的厚度，符合的規(guī)律為正弦規(guī)律：t=t0sin（a/2）公式中：t—旋后的零件厚度t0—旋前毛坯厚度a—錐角雖然此規(guī)律由錐形件導(dǎo)出，但是它基本適用于任何異形工件，原因是任何異形工件在沿著半徑方向以很小的間隔分段后都可以近似于錐形的一小部分，所以可以把任何異形件看作錐形件進(jìn)行計(jì)算，但是會(huì)存在一定的誤差，異形件的母線曲率半徑越大，在它法向的厚度變化越小，則誤差越?。环粗?，誤差越大。2.2.3在我們實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)，錐形件在強(qiáng)力旋壓的時(shí)候它的壁厚往往不等于正弦定律計(jì)算的理論壁厚，即實(shí)際壁厚與理論值存在一定的偏差，這種偏差可能由于熱膨脹導(dǎo)致旋輪與芯模的間隙誤差、毛坯的壁厚誤差和旋壓工藝系統(tǒng)的彈性形變等導(dǎo)致的，其計(jì)算公式：⊿=（tp-tf）/tf公式中：tp—毛坯件的實(shí)際壁厚；Tf—旋壓件的理論壁厚。當(dāng)tf﹥tp時(shí)，⊿﹤0，材料減薄過度；當(dāng)tp﹥tf時(shí)，⊿﹥0，材料減薄不足。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中偏離正弦律難以避免，實(shí)際實(shí)驗(yàn)中更傾向于采用⊿﹤0的方法，因?yàn)檫m當(dāng)?shù)臏p薄便于提高材料的極限減薄率，而且可以緩解毛坯的貼模情況，有利于提高旋壓件內(nèi)表面的精度和光潔度。2.3變形過程2.3.1強(qiáng)力旋壓的整個(gè)變形過程包括三個(gè)階段：起旋階段、穩(wěn)定旋壓階段、旋壓終了階段。三個(gè)階段分別對(duì)應(yīng)著三個(gè)不同的變形狀態(tài)。起旋階段要從旋輪毛坯到達(dá)到要求的壁厚減薄率，這個(gè)階段的壁厚減薄率逐步增大，旋壓力一直增大到最大值。穩(wěn)定旋壓階段是旋輪旋入毛坯要求的壁厚減薄率后，旋壓變形進(jìn)入穩(wěn)定階段，這個(gè)階段應(yīng)力和旋壓力基本不變。2.4受力分析2.4.1旋輪受力隨旋壓時(shí)間變化呈正態(tài)分布，旋入時(shí)旋輪軸向受力逐漸增大，毛坯變形程度達(dá)到最大時(shí)旋輪軸向受力達(dá)到極大值，毛坯變形程度減小時(shí)受力衰減。主軸同旋輪受力方向相反，大小變化一致。第三章某個(gè)金屬鋁坯的強(qiáng)旋工藝3.1基本要求3.1.1生產(chǎn)應(yīng)符合國家節(jié)能減排政策和可持續(xù)發(fā)展的要求。3.1.2金屬鋁坯旋壓工藝設(shè)計(jì)，應(yīng)符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，應(yīng)采用節(jié)約材料，節(jié)能降耗的先進(jìn)工藝、技術(shù)和設(shè)備，并應(yīng)提高廢氣、廢水、廢棄物的綜合利用水平。3.1.3金屬鋁坯采用旋壓加工的主要工藝流程如下：加熱→熱旋壓↗↘下料→加熱→預(yù)成形→檢驗(yàn)車外形→局部加熱→收口→熱處理↘↗冷旋壓3.2檢驗(yàn)規(guī)定3.2.1冷卻之后應(yīng)該100﹪檢驗(yàn)各部分主要的成形尺寸。3.2.2各工序之間毛坯的檢驗(yàn)過程應(yīng)照按爐號(hào)進(jìn)行分爐管理。3.2.3筒形內(nèi)腔尺寸應(yīng)通過內(nèi)孔專用量規(guī)檢驗(yàn)，外觀質(zhì)量應(yīng)光滑。3.2.4表面及內(nèi)部缺陷檢驗(yàn)宜采用超聲波探傷或者磁粉探傷。3.2.5旋前毛坯壁厚差應(yīng)控制在2mm以內(nèi)，宜小于1.5mm。3.3其他規(guī)定3.3.1熱旋壓的時(shí)候適合采用感應(yīng)加熱方式，旋壓過程中應(yīng)采用補(bǔ)充加熱。3.3.2毛坯應(yīng)該先進(jìn)行熱處理，力學(xué)性能不合格時(shí)應(yīng)該返工。3.3.3需要加熱的毛坯應(yīng)該采用自動(dòng)化上下料裝置。3.3.4加熱后的毛坯適宜采用耐熱傳送帶裝置進(jìn)行傳送。3.3.5在熱旋時(shí)，應(yīng)該同時(shí)對(duì)設(shè)備和模具適當(dāng)?shù)睦鋮s，可以用冷卻水對(duì)旋壓機(jī)的主軸和芯模以及旋輪座進(jìn)行冷卻。3.4工藝系統(tǒng)的布局以及主要設(shè)備選型3.4.1車間的布局應(yīng)該根據(jù)毛坯的規(guī)格和品種復(fù)雜性等特點(diǎn)進(jìn)行合理的配置，布置緊湊，流程順暢。廠房的跨度應(yīng)根據(jù)設(shè)備的布置要求，以及設(shè)備的維護(hù)修理、人員通道、操作安全的要求來確定。在制品存放時(shí)應(yīng)設(shè)置中間庫合理存放，轉(zhuǎn)移應(yīng)該選用熱裝熱送和均勻冷卻等先進(jìn)技術(shù)。3.4.2金屬鋁坯旋壓工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)采用先進(jìn)、可靠、實(shí)用的原則。車間的電氣設(shè)備水平應(yīng)與生產(chǎn)工藝要求以及機(jī)械設(shè)備水品相適應(yīng)；自動(dòng)化控制系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)備要先進(jìn)可靠、切合實(shí)際，并應(yīng)該隨著時(shí)代進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)和維護(hù)。金屬鋁坯應(yīng)該設(shè)置專門的檢驗(yàn)工作或者工作臺(tái)。輔助工藝應(yīng)該用角磨機(jī)去氧化皮。采用熱旋時(shí)應(yīng)該用超聲波溫度儀進(jìn)行時(shí)時(shí)探測(cè)，保證熱旋時(shí)的“連貫性”。應(yīng)該統(tǒng)籌規(guī)劃人﹣機(jī)﹣環(huán)系統(tǒng)。3.4.3毛坯下料可以采用卸料器，加熱應(yīng)該選用丙烷氧氣槍雙槍加熱，材料的溫度檢測(cè)應(yīng)該選擇紅外測(cè)溫儀或熱電偶。熱選時(shí)應(yīng)該選用10t~20t的數(shù)控旋壓機(jī)。3.5預(yù)成形工藝3.5.1我們?cè)谠O(shè)計(jì)工藝時(shí)，應(yīng)該根據(jù)毛坯的所需的成形形狀進(jìn)行預(yù)成形毛坯，并按照要求計(jì)算出毛坯的下料的尺寸和質(zhì)量。3.5.2選擇原材料的時(shí)候和尺寸及其規(guī)格，應(yīng)該選用標(biāo)準(zhǔn)的型材，并且尺寸外形和相關(guān)的產(chǎn)品質(zhì)量都應(yīng)該符合現(xiàn)行的國家規(guī)定。3.5.3強(qiáng)旋金屬毛坯應(yīng)該選用方剛，方剛的斷面尺寸應(yīng)該符合以下的公式要求：b2-3.222rb+2.45r2=1.375c2公式中：b方剛邊長（mm）；c沖頭直徑（mm）；r方剛圓角半徑（mm）。3.5.4下料工序可以選用等重下料和在線無損探傷等下料工藝。3.6輔助工藝準(zhǔn)備3.6.1坯料在加熱時(shí)應(yīng)該達(dá)到表面和心部溫度均勻，內(nèi)外溫差不應(yīng)該超過50℃，金屬筒形件毛坯加熱可以用感應(yīng)加熱，鋼坯的加熱時(shí)間應(yīng)該控制在20到30分鐘，溫度控制在600℃到1150℃；鋁坯應(yīng)該選用電阻爐加熱，加熱的時(shí)間應(yīng)該控制在1h—2h，毛坯的溫度應(yīng)控制在250℃到350℃。3.6.2模具應(yīng)該選用丙烷氧氣混合噴火槍升溫加熱，剛開始加熱時(shí)，模具的溫度較低，需要用小火加熱，加熱模具的火焰溫度控制在400℃到650℃，加熱半個(gè)小時(shí)過后，調(diào)節(jié)噴火槍的出氣閥，使火焰溫度升至900℃到1400℃，模具加熱到200℃到300℃即可進(jìn)行上料熱旋。注意模具加熱完畢后要立即上料，防止在上料時(shí)間內(nèi)模具自然冷卻導(dǎo)致熱選失敗，產(chǎn)生廢料，而且坯料在模具加熱后加熱。禁止在模具加熱初期用烈焰，模具受熱不均勻會(huì)出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力使模具炸裂，容易產(chǎn)生事故。3.6.3模具加熱后要在模具上涂抹潤滑油，防止旋壓后坯料貼模導(dǎo)致難以卸料；鋁坯料加熱后要在坯料表面涂抹一層二硫化鉬，二硫化鉬的作用就是防止旋輪粘鋁，在旋壓過程中如果旋輪粘鋁，很容易產(chǎn)生堆積效應(yīng)，致使坯料表面凹凸不平，不能保證坯料旋后的壁厚差均勻，嚴(yán)重的可使旋壓機(jī)受力過載，熱旋中斷。3.7檢驗(yàn)3.7.1毛坯的檢驗(yàn)應(yīng)包括毛坯的避偏差，毛坯內(nèi)膛尺寸，毛坯的全長以及毛坯的底部與軸線垂直度等參數(shù)，保證毛坯與模具能夠達(dá)到理想的配合，保證旋前尺寸是強(qiáng)旋成功的基礎(chǔ)。3.7.2預(yù)成形的毛坯需要檢驗(yàn)金相組織和力學(xué)性能，保證旋時(shí)所需的硬性條件。3.8旋壓工裝設(shè)計(jì)3.8.1旋壓工裝包括連接部分、工作部分以及退料部分和尾頂部分組合而成，旋壓工裝應(yīng)該具有結(jié)構(gòu)、制造簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。3.8.2旋輪和芯模等一些配件應(yīng)該適應(yīng)產(chǎn)品的特點(diǎn)并符合相關(guān)指標(biāo)的要求。在符合要求的條件下應(yīng)該適當(dāng)?shù)慕档凸ぱb的重量以方便人工裝卸和降低對(duì)機(jī)器的負(fù)荷。3.8.3旋輪的材料應(yīng)該選用一些具有足夠高溫和高耐磨的材料，比如高速鋼或者1.2367熱作模具鋼。3.8.4工裝以及芯模旋輪都應(yīng)該嚴(yán)格的制造，旋輪、芯模和輔助工裝對(duì)旋壓工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定工作影響巨大，工件的尺寸形狀和表面質(zhì)量都依賴于工裝的制造水平，所以要保證精度，還要對(duì)工裝的基本參數(shù)要進(jìn)行檢測(cè)。3.9旋壓準(zhǔn)備3.9.1旋壓之前應(yīng)該調(diào)試旋輪和模具的保護(hù)間隙，防止在旋壓時(shí)間隙不足導(dǎo)致撞輪損害機(jī)器或傷害工作人員。調(diào)試旋輪的安裝以及芯模的調(diào)整，雙旋輪的兩個(gè)旋輪的軸線應(yīng)該在同一水平面內(nèi)并平行，旋輪的徑向跳動(dòng)要在0.03mm以內(nèi)；模具在安裝后靠軸端的徑向跳動(dòng)應(yīng)該在0.05mm以內(nèi)，懸臂端的徑向跳動(dòng)應(yīng)該保證在0.05mm以內(nèi)，懸臂端的端面跳動(dòng)保證在0.05mm以內(nèi)。3.9.2旋壓的進(jìn)給率要依據(jù)產(chǎn)品的的要求合理的計(jì)算，設(shè)計(jì)道次以及壓削量應(yīng)該選擇合適的旋輪攻角以及旋輪工作圓角，保證旋壓的精度以及力度，防止旋壓力過載損壞液壓缸。3.9.3筒形金屬毛坯的變薄旋壓減薄率，應(yīng)按下面的公式計(jì)算。旋壓的減薄率以及應(yīng)該根據(jù)工件的壁厚和材料來確定相關(guān)的參數(shù)。當(dāng)壁厚偏大的適宜取上限，壁厚偏小的適宜取下限，還要保證旋輪壓下臺(tái)階大于減薄量：⊿Tn=（Tn—Tn+1）/Tn*100﹪式中：⊿Tn--工件的道次減薄率；Tn、Tn+1—旋壓中n道次、n+1道次后工件的壁厚。⊿T=(T0-Tf)/T0式中：⊿T—工件的總減薄率；T0—旋壓毛坯的壁厚(mm)；Tf—旋壓完成后工件的壁厚（mm）。3.9.4旋壓的進(jìn)給率設(shè)計(jì)應(yīng)該按照以下公式計(jì)算：f=v/N公式中：f—旋輪的進(jìn)給率（mm/r），取0.5mm/r-2mm/r；v—旋輪沿工件母線的進(jìn)給速度（mm/min）；N—主軸（工件）轉(zhuǎn)速（r/min），取50r/min-500r/min，硬度高的材料應(yīng)該選用較小的值，反之，硬度低的材料應(yīng)該選用較大的值。3.9.5旋輪的頂端圓角的半徑設(shè)計(jì)應(yīng)該符合以下的要求。硬度高的材料應(yīng)該選小值；旋輪的攻角應(yīng)選30°：rp=（1～4）t0公式中：rp—旋輪頂端圓角半徑（mm）。3.9.6我們確定工藝參數(shù)的時(shí)候以變形金屬