旋壓技術(shù),也叫金屬旋壓成形技術(shù),通過旋轉(zhuǎn)使之受力點(diǎn)由點(diǎn)到線由線到面,同時(shí)在某個(gè)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(dòng)而成型某一形狀的技術(shù)。這里,金屬材料必須具有塑性變形或流動(dòng)性能,旋壓成形不等同塑性變形,它是集塑性變形和流動(dòng)變形的復(fù)雜過程,特別需要指出的是,我們所說的旋壓成形技術(shù)不是單一的強(qiáng)力旋壓和普通旋壓,它是兩者的結(jié)合;強(qiáng)力旋壓用于各種筒、錐體異形體的旋壓成型殼體的加工技術(shù),是一種比較老的成熟的方法和工藝,也叫滾壓法。
基本原理
金屬旋壓技術(shù)的基本原理相似于古代的制陶生產(chǎn)技術(shù)。旋壓成型的零件一般為回轉(zhuǎn)體筒形件或碟形件,旋壓件毛坯通常為厚壁筒形件或圓形板料。旋壓機(jī)的原理與結(jié)構(gòu)類似于金屬切削車床。在車床大拖板的位置,設(shè)計(jì)成帶有有軸向運(yùn)動(dòng)動(dòng)力的旋輪架,固定在旋輪架上的旋輪可作徑向移動(dòng);與主軸同軸聯(lián)接的是一芯模(軸),旋壓毛坯套在芯模(軸)上;旋輪通過與套在芯模(軸)上的毛坯接觸產(chǎn)生的摩擦力反向被動(dòng)旋轉(zhuǎn);與此同時(shí),旋輪架在軸向大推力油缸的作用下,作軸向運(yùn)動(dòng)。旋輪架在軸向、旋輪在徑向力的共同作用下,對(duì)坯料表面實(shí)施逐點(diǎn)連續(xù)塑性變形。在車床尾頂支架的位置上,設(shè)計(jì)成與主軸同一軸線的尾頂液壓缸,液壓缸對(duì)套在芯模(軸)上的坯料端面施加軸向推力。
技術(shù)工藝
旋壓成型有普通旋壓和強(qiáng)力旋壓成型兩種。不改變坯料厚度,只改變坯料形狀的旋壓叫普通旋壓成型;即改變坯料厚度,又改變坯料形狀的旋壓叫強(qiáng)力旋壓成型。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。采用哪種旋壓方式成型,要依據(jù)零件的形狀和工藝要求確定。
旋壓機(jī)的選型由旋壓工藝及多種成型工藝條件要求確定。旋壓機(jī)分強(qiáng)力旋壓機(jī)和普通旋壓機(jī)二大類型。強(qiáng)力旋壓機(jī)又分雙旋輪和三旋輪。還有用于特殊零件旋壓的旋壓機(jī),如熱旋壓機(jī)、鋼球旋壓機(jī)等。
在機(jī)械產(chǎn)品中如何節(jié)約原材料卻能提高產(chǎn)品質(zhì)量,減輕產(chǎn)品的重量卻能延長使用壽命,降低產(chǎn)品的制造成本及能源消耗卻能減少加工工時(shí)一直是人們關(guān)注的。例如"V"型皮帶輪(通稱"V"型帶輪)是用途十分廣泛的機(jī)械傳動(dòng)零件之一,如果能由鋼板成型具有重要意義。鈑制皮帶輪同傳統(tǒng)的鑄鐵皮帶輪相比,可節(jié)約原材料70%以上。由金屬鈑材經(jīng)拉伸--旋壓成形的鈑制旋壓皮帶輪是最新最佳的帶輪結(jié)構(gòu)形式。這種帶輪不僅具備上敘優(yōu)點(diǎn),而且無環(huán)境無污染,尤其在汽車、拖拉機(jī)、收割機(jī)、空壓機(jī)等多種機(jī)械產(chǎn)品中。采用鋼鈑毛坯在專用的皮帶輪旋壓機(jī)床上使毛坯產(chǎn)生由點(diǎn)到線、由線到面的塑性變形而制成。
旋壓帶輪一般有三種基本形式:折疊式帶輪、劈開式帶輪和滾壓式多V型帶輪(也稱多楔帶輪) 。
旋壓帶輪與鑄鐵皮帶輪相比的優(yōu)點(diǎn)是采用旋壓工藝制成的(無屑加工),結(jié)構(gòu)輕、省材料,因而轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小,是一種節(jié)料、節(jié)能的新產(chǎn)品。生產(chǎn)效率高(每分鐘加工2~4件),平衡性能好,一般無需平衡處理。由于材料流線不被切斷,表面生產(chǎn)冷作硬化,組織密度提高,使輪槽表面的強(qiáng)度和硬度提高,并且尺寸精度高,三角帶與輪槽的滑差小,皮帶壽命長。
發(fā)展歷史
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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。
旋壓產(chǎn)品
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CDC-S系列數(shù)控旋壓機(jī)是生產(chǎn)旋壓皮帶輪的專用設(shè)備。旋壓皮帶輪做為一種新工藝產(chǎn)品,已經(jīng)廣泛用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中,如電機(jī)輪、水泵輪、助力轉(zhuǎn)向泵輪、空調(diào)輪和風(fēng)扇輪等。按照皮帶輪的槽型和加工工藝可分成三大類:劈開輪、折疊輪和多楔輪。由于此三大類旋壓皮帶輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同,其加工工藝也不相同。
多楔輪所選用的材料厚度為2~6mm,一般均為3mm。采用拉深和沖壓方法制坯,在旋壓機(jī)上加工成形。由于齒形是在材料壁厚上用擠壓方式使之產(chǎn)生金屬流動(dòng)和塑性變形而形成的,所以影響產(chǎn)品最終質(zhì)量的因素就很多,包括上下模、旋輪、工藝參數(shù)、材料材質(zhì)等。在以后的工藝分析和模具設(shè)計(jì)中會(huì)詳細(xì)介紹。
折疊輪所選用的材料厚度為1.5~2.5mm,也是采用拉深和沖壓方法制坯,并在旋壓機(jī)上加工成形。由于折疊輪在成形過程中沒有發(fā)生金屬流動(dòng),所以工藝上就比較簡單,影響質(zhì)量的因素不多。
劈開輪的材料厚一般為4mm,一般采用一次沖裁制坯,在旋壓機(jī)上用旋輪從材料厚度的二分之一處劈開后整形而成形。由于其加工工藝也比較簡單,影響質(zhì)量的因素也不多,最主要的是受毛坯本身的平面度影響。因此對(duì)沖裁的沖壓模具要求較高。