一种曲线回转外形筒体零件的辊挤去飞边成型装置

摘要

本发明属于金属精密塑性成形技术，特别是涉及一种曲线回转外形筒体零件的辊挤去飞边成型装置。一种曲线回转外形筒体零件的辊挤去飞边成型装置，该装置的2个辊轮圆周表面开设有与筒体曲线回转外形相对应的型腔，在辊挤成形过程中，2个辊轮同速反向被动旋转，从而促进金属沿筒体轴向延伸，产生连续的局部塑性变形，所述辊轮上开设有飞边倒角，所述飞边倒角入口处开设有圆角。本发明解决曲线回转外形筒体零件辊挤成形过程中存在纵向飞边且难以消除的问题。同时有效降低辊轮所受径向挤压力，可以有效提高辊轮以及整个辊挤装置的使用寿命。

说明书

技术领域

本发明属于金属精密塑性成形技术，特别是涉及一种曲线回转外形筒体零件的辊挤去飞边成型装置。

背景技术

厚壁筒体零件在航空航天、汽车及军工等领域有广泛的应用。曲线回转外形筒形件作为厚壁筒体零件的一种，是国防工业生产中最具有批量的产品。当前针对曲线回转外形筒体的加工工艺大体上反挤压-引伸-机械加工车削外形轮廓以及旋压成形两种，尽管这两种成形工艺所生产的筒形件均无纵向飞边存在，但它们分别存在着以下主要问题：

目前我国厚壁筒体零件生产基本采用“挤压-引伸”工艺，采用挤压工艺首先成形厚壁筒体零件的外部轮廓，然后通过引伸工艺使工件壁厚减薄、长度方向上显著增长。引伸工艺具有生产效率高、装置及模具投资小等优点，但此种方法存在壁厚差和不同轴度大（歪脖子）的问题，并且所成形厚壁筒体零件的外壁受限于直筒圆柱面。对于具有曲线回转外形的厚壁筒体零件，只能在引伸后通过机械加工的方法得到所需的形状，造成材料利用率降低、后期机加时间长等问题，难于满足复杂外形厚壁筒体零件的快速试制与生产的需求。

强力旋压是制造薄壁筒形件的一种高效加工方法，在工件表面加压，可使壁厚减薄、长度增加，能通过旋轮沿工件表面辊压使厚壁筒体零件壁厚发生塑性变形，并且有效减小筒体壁厚差。国内的一些兵器单位也采用强力旋压的方法成形出了曲线回转外形筒体，但对于外形复杂的筒体，旋压时要求每次变形量小，旋轮旋转速度较低，造成旋压时生产率较低、旋压后筒体从芯棒脱模困难等缺点；而且由于强力旋压设备价格昂贵，故旋压工艺在厚壁筒体实际生产中应用的难度比较大，无法满足曲线回转外形厚壁筒体零件军工多品种、大批量生产的要求。

当前最好的办法是对厚壁筒体零件的曲线回转外形采用辊挤的成形技术，将材料加工中两种不同而又独立的成形工艺辊锻和挤压有机结合，吸取两者的优点，避其缺点。通过辊轮的旋转挤压实现厚壁筒体的壁厚减薄和轴向伸长，通过辊轮不同的内弧曲线半径辊挤作用成形厚壁筒体的变壁厚，实现节材、节能和高效生产。然而辊挤成形过程中在辊轮衔接处不可避免地有纵向飞边的存在，单边辊挤压下量越大，飞边越明显，该缺陷严重影响着产品质量，同时阻碍了生产效率的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何解决曲线回转外形筒体零件辊挤成形过程中存在纵向飞边且难以消除的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种曲线回转外形筒体零件的辊挤去飞边成型装置，该装置的2个辊轮圆周表面开设有与筒体曲线回转外形相对应的型腔，在辊挤成形过程中，2个辊轮同速反向被动旋转，从而促进金属沿筒体轴向延伸，产生连续的局部塑性变形，所述辊轮绲边上开设有飞边倒角，所述飞边倒角入口处开设有圆角。

作为一种优选方式：所述飞边倒角的开口角度a≥30°。

作为一种优选方式：所述圆角半径R≥5mm。

本发明的有益效果是：在辊轮辊边处开设飞边倒角，相对于无飞边倒角的径向封闭辊挤成形而言，相当于起到了金属“径向分流”的作用，从而可以有效降低辊轮所受径向挤压力，从而可以有效提高辊轮以及整个辊挤装置的使用寿命；两个辊轮拼装后在易产生飞边的辊缝处就形成了截面为“三角形”状的辊挤飞边槽，该辊挤飞边槽开口角度b≥60°，辊挤飞边槽转角圆角半径R≥5mm，以保证在辊挤去飞边过程中不出现折叠等成形缺陷。

附图说明

图1是本发明装置原理图，

图2是第一道辊挤成型过程俯视示意图，

图3是辊轮结构示意图，

图4是图3的A-A视图，

图5是图4的左视图。

其中1、上模板，2、上模板垫板，3、凸模，4、卸料插板，5、筒体坯料，6、辊轮，7、底座，8、直齿轮，9、轴承，10、键，11、传动轴。

具体实施方式

如图1所示：两个辊轮圆周表面开设有与筒体曲线回转外形相对应的型腔，在辊挤成形过程中，两个辊轮同速反向被动旋转，从而促进金属沿筒体轴向延伸，产生连续的局部塑性变形，最终达到成形的目的。

如图2所示，辊轮通过轴、轴承以及齿轮等构件进行定位和传动。两个辊轮契合后形成完整的横截面为“三角形状”的飞边槽。一对辊轮所构成的飞边槽开口角度b≥60°，飞边槽转角圆角半径R≥5mm，以保证在辊挤去飞边过程中不出现折叠等成形缺陷。此外，两个飞边槽顶点之间的距离略大于第一道辊挤前原始毛坯的外径，以保证飞边槽有足够的储料空间，防止在辊缝处有多余的金属流出进而对第二道辊挤去飞边过程产生影响。结合辊轮在工作过程中辊边的受力情况，依靠增加辊轮厚度，在两个辊轮飞边槽顶端外部留有一定厚度的闭合区域，从而达到加强辊轮边缘强度的目的。在辊挤过程中，辊挤凸模在液压机主滑块的作用下向下运动，筒体坯料在凸模的推力作用下进入两个辊轮构成的带有两个飞边槽的辊挤型槽，进行第一道辊挤成形；第一道辊挤后，机械手将带有纵向飞边的毛坯旋转90°再次进入辊挤型槽，使飞边顶点与辊轮型槽最低点相接触。经过第二道辊挤后，筒体坯料外壁飞边得以消除，完成筒体坯料辊挤件的成形。

如图3、图4、图5是对辊轮的设计，辊轮绲边上开设有向辊边中心内凹的大于等于30°的飞边倒角，所述飞边倒角入口处开设有半径大于等于5mm的圆角。

本发明在实施中的效果如下：

两道次辊挤成形出厚壁筒体零件的曲线回转外形，实现该类零件的直接塑性成形，用精密塑性成形代替后续机械切削加工；

简化了工序和工艺过程，减少了后续机械加工设备，降低了生产成本；

在辊轮辊边处开设飞边槽，相对于无飞边槽的径向封闭辊挤成形而言，相当于起到了金属“径向分流”的作用，从而可以有效降低辊轮所受径向挤压力，从而可以有效提高辊轮以及整个辊挤装置的使用寿命；

省去后续机械加工工序，可以有效提高材料利用率，达到曲线回转外形厚壁筒体生产的高性能、高效率、低成本，可适合于多品种、变批量的新产品开发研制及批量试制； 

辊挤去飞边成形工艺保证了筒体辊挤件金属流线的完整，改善了厚壁筒体零件的力学性能，使得厚壁筒体金属的强度、韧性得到提升，提高了产品的可靠性。