第八章 旋压成形
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简述旋压成型的工艺流程英文回答:Spin Forging Process.Spin forging, also known as flow forming, is a metalworking process in which a rotating mandrel is pressed against a workpiece, causing it to deform and assume the shape of the mandrel. The process is typically used to produce hollow, cylindrical parts with complex geometries.Process flow.The spin forging process typically involves the following steps:1. Preparation of the workpiece: The workpiece is typically a cylindrical blank made of a ductile metal, such as aluminum, steel, or titanium. The blank is mounted on a chuck and secured in place.2. Mandrel selection: The mandrel is a cylindrical tool with the desired shape of the finished part. The mandrel is typically made of a hard material, such as tool steel or carbide.3. Lubrication: A lubricant is applied to the workpiece and mandrel to reduce friction and prevent galling.4. Spinning: The workpiece is rotated at a high speed while the mandrel is pressed against it. The force of the press causes the workpiece to deform and flow around the mandrel.5. Forming: The workpiece is gradually formed into the desired shape as the mandrel is moved along its length.6. Cooling: After the workpiece is formed, it is cooled to room temperature.7. Trimming: Any excess material is trimmed from the workpiece.Advantages of spin forging.Spin forging offers several advantages over other metalworking processes, including:High precision: Spin forging can produce parts with very precise dimensions and tolerances.Complex geometries: Spin forging can be used to produce parts with complex geometries that would be difficult or impossible to produce using other methods.High strength: Spin forging can produce parts with high strength and durability.Low cost: Spin forging is a relatively low-cost process, especially for high-volume production.Applications of spin forging.Spin forging is used in a variety of industries,including:Automotive: Spin forging is used to produce a varietyof automotive components, such as wheels, gears, and shafts.Aerospace: Spin forging is used to produce aerospace components, such as engine casings and fuel tanks.Medical: Spin forging is used to produce medical implants, such as bone screws and artificial joints.Electronics: Spin forging is used to produceelectronic components, such as heat sinks and connectors.中文回答:旋压成型工艺流程。
(中国航天科技集团公司第四研究院7414厂,西安,710025)摘要:本文阐述了金属旋压成形技术和设备的在各个主要领域的应用与发展,详细介绍了旋压工艺技术、典型旋压件的工艺技术方案、旋压设备及关键装置、典型旋压设备的应用,提出了旋压技术中值得探讨的表面粗糙度等问题,并对今后旋压技术和设备的发展进行了展望。
关键词:旋压成形技术旋压设备The Application and Development of Metal Spinning Technology and Equipment Zhao Linyu Han dun Wang beiping Yang yantao(The 7414th Factory of the Fourth Academy of CASC, Xi'an 710025, China) Abstract:Introduce the application and development of metal spinning technology an d equipment in all sorts of main fields, detailedly account for spinning process tech nology, typical spinning part's process projects,spinning Equipment and pivotal devic es, typical spinning equipment's application, bring forward worthy discuss ible questi ons,such as roughness,and in expectation of the development of metal spinning tec hnology and equipment in the future.Keywords: Metal Spinning Technology; Metal Spinning Equipment1 前言旋压技术是一项具有悠久历史的传统技术,据文献记载最早起源于我国唐代,由制陶工艺发展出了金属的旋压工艺。
旋压成形工艺分析旋压成形工艺是一种通过金属板料在专用旋压机上的旋转运动和变截面滚动压制,而成形出一种特定形状的金属件的加工方法。
旋压成形工艺具有高效、节能、节材等优点,广泛应用于汽车、航空航天、电子、建筑等领域。
本文将从旋压成形工艺的原理、工艺参数、设备特点和应用等方面进行详细分析。
首先,旋压成形工艺的原理是通过旋压机将金属板料置于一对针轮中间,并通过控制旋压机的转速和压力,使得针轮以一定的角速度旋转,同时向板料施加压力,使得板料在针轮的作用下产生塑性变形,从而得到特定形状的金属件。
其次,旋压成形工艺的工艺参数包括旋压工序的旋压角度、旋压速度和旋压压力等。
旋压角度是指旋压过程中针轮旋转角度的大小,一般情况下,旋压角度越大,所得到的零件曲线形状越复杂。
旋压速度是指旋压过程中针轮的旋转速度,旋压速度过快容易导致金属板料的撕裂,过慢则容易产生切削。
旋压压力是指施加在针轮上的压力大小,旋压压力的大小直接影响到成形件的表面质量和几何形状的精度。
再次,旋压成形工艺的设备特点主要有以下几个方面。
首先,旋压机具有高度自动化和智能化的特点,能够实现连续运行和自动控制。
其次,旋压机具有较小的占地面积和较高的生产效率,能够满足大规模生产的需求。
此外,旋压机具有结构简单、操作方便等特点,易于实现工艺参数的调整和产品的定型。
最后,旋压成形工艺的应用主要集中在汽车、航空航天、电子、建筑等领域。
在汽车领域,旋压成形工艺可以用于制造汽车零部件,如车轮罩、车身饰条等。
在航空航天领域,旋压成形工艺可以应用于制造薄壁管件、舵面部件等。
在电子领域,旋压成形工艺可以用于制造散热器、天线等。
在建筑领域,旋压成形工艺可以应用于制造门窗框、屋顶构件等。
总之,旋压成形工艺是一种高效、节能的金属加工方法,具有广泛的应用前景。
通过分析旋压成形工艺的原理、工艺参数、设备特点和应用等方面,可以更好地了解旋压成形工艺的特点和应用领域,为相关行业的生产和技术改进提供一定的指导和参考。
关于旋压成形技术旋压是一种特殊的成形方法,是将平板或空心坯料固定在旋压机的模具上,在坯料随机床主轴转动的同时,用旋轮或擀棒加压于坯料,使之产生局部的塑性变形。
在旋轮的进给运动和坯料的旋转运动共同作用下,使局部的塑性变形逐步地扩展到坯料的全部表面,并紧贴于模具,完成零件的旋压加工。
用旋压方法可以完成各种形状旋转体的拉深、翻边、缩口、胀形和卷边等工艺。
旋压成形有普通旋压和强力旋压成形两种:不改变坯料厚度,只改变坯料形状的旋压叫普通旋压成形;既改变坯料厚度,又改变坯料形状的旋压叫强力旋压成形。
强力旋压成形所需要的旋压力较大,旋压机的结构一般也较复杂。
强力旋压成形又依旋轮移动的方向与金属流动的方向,分为正旋和反旋。
旋轮移动的方向与金属流动的方向相同,叫正旋;反之,称为反旋。
同一种材料,反旋成形所需的旋压力较大。
采用哪种旋压方式成形,要依据零件的形状和工艺要求确定。
关于306所旋压技术中心306所旋压技术中心成立于2004年,3000多平方米的生产车间,现有多台先进的数控旋压设备,包括自主研发的NX60-250CNC数控模环旋压机、从西班牙引进的ZENN-120/2CNC 数控旋压机、国内研制的GENN-50PNC数控普通旋压机和从德国引进的ST56-90CNC三轮强力数控旋压机等,从内旋到外旋、从普旋到强旋,旋压成形工艺成熟。
除了旋压设备,中心还配备有多种仪器设备,如三坐标测量仪、无损探伤设备、超声波测厚仪、硬度仪以及各类机械加工设备等。
依托国家“十五”、“十一五”、“十二五”科研计划的支持,中心主要研究各种金属材料薄壁回转体零件成形技术,已成功开发了模环旋压、曲母线内旋压、超长/超薄壁筒体同步旋转张力旋压等一大批先进的旋压技术,是国内唯一一家开展模环旋压、超长/超薄壁筒体同步旋转张力旋压工艺研究的单位,内旋压工艺研究水平也处于国内领先地位。
传统旋压成形技术简介旋压成形是一种板材连续局部塑性成形的技术;是一种综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、环轧、横轧和滚挤等工艺特点的少无切削加工的先进工艺。
传统的旋压工艺将金属筒坯、平板毛坯或预制坯用尾顶顶紧在旋压机芯模上,由主轴带动芯棒和坯料旋转,同时旋压轮从毛坯一侧将材料挤压在旋转的芯模上,使材料产生逐点连续的塑性变形,从而获得各种母线形状的空心旋转体零件。
如图 1.2 所示为旋压工艺的加工原理。
根据不同的分类方法,可以将旋压分为以下几种:(1)根据旋压加工过程中毛坯厚度的变化情况,一般将旋压工艺分为普通旋压和强力旋压两种[36-37]。
普通旋压时,在旋压成形过程中毛坯的厚度基本不发生变化;主要有拉深旋压、缩径旋压、扩径旋压、制梗成形等。
普通旋压是加工薄壁空心回转体零件的无屑加工工艺过程。
它借助旋轮对随芯模转动的金属圆板作进给运动的同时施压,主要改变其直径尺寸使其成为所需工件。
图1.3 为封头旋压工艺过程,是典型的普通旋压。
封头旋压通常是采用板料成形,变形前后壁厚不变化或者变化极小,直径变化较大,或收缩或扩大,旋压时较易失稳或局部拉薄,有单向前进旋压和往复摆动多道次逐步旋压两种方式。
强力旋压又称变薄旋压,是指在旋压成形过程中毛坯的厚度不断在减薄。
借助旋轮对随旋压模转动的金属圆板或管坯作进给运动并施压,加工薄壁空心回转体零件的无屑成形工艺过程。
变薄旋压属体积成形范畴,在成形过程中主要是壁厚减薄而直径尺寸基本不变。
(2)按旋压产品形状的不同,普通旋压又可分为拉深旋压、收颈旋压、扩径旋压、翻边旋压、卷边旋压、切边旋压、压筋旋压及表面精整旋压等;强力旋压又可分为流动旋压(又称筒形件变薄旋压)和剪切旋压(又称锥形件变薄旋压)。
(3)根据旋压过程中金属材料的流动方向不同,流动旋压可分为正旋和反旋。
正旋是指旋压过程中金属材料的流动方向与旋轮的进给方向相同;反旋是指旋压过程中金属材料的流动方向与旋轮的进给方向相反。
旋压成形的原理、分类、特点及应用金属旋压是一种金属塑性成形工艺,该工艺能较容易的制作各种旋转对称的薄壁回转件和各种管件,因此也称为回转成型工艺。
旋压成形的原理金属旋压工艺是将被加工的金属毛坯(管坯)套在芯模上,而板坯通过尾顶压在芯模的端部,并与芯模一起随主轴旋转,旋轮沿芯模移动。
在旋轮的压力下,利用金属的可塑性,逐点将金属加工成所需要的空心回转体制件。
原理图示旋压成形的分类金属旋压工艺在旋制不同形状的制件时,综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、环轧、横轧和滚压等工艺的特点。
针对不同毛坯的变形特点,一般可以分为普通旋压和强力旋压两种。
●在旋压过程中,改变毛坯的形状而基本不改变其壁厚者称为普通旋压。
●在旋压过程中,既改变毛坯的形状又改变壁厚者称为强力旋压。
普通旋压局限于加工塑性较好和较薄的材料,尺寸准确度不易控制,要求操作者具有较高的技术水平。
强力旋压和普通旋压相比较,坯料凸缘部分在加工时不产生收缩变形,因为不会产生起皱现象。
旋压机床的机床功率较大,对厚度大的材料也能加工,同时制件的厚度沿母线有规律地变薄,较易控制。
旋压工艺的优点1. 金属变形条件好,旋压时由于旋轮与金属接触近乎点接触,因此接触面积小,单位压力高,可达2500~3500MPa以上,因此旋压适于加工高强度难变形的材料,而且,所需总变形力较小,从而使功率消耗大大降低。
加工同样大小的制件,旋压机床的吨位只是压力机吨位的1/20左右。
2. 制品范围广,根据旋压机的能力可以制作大直径薄壁管材、特殊管材、变断面管材已经以及球形、半球形、椭圆形、曲母线形以及带有阶梯和变化薄厚的几乎所有回转体制件,如火箭、导弹和卫星的鼻锥与壳体;潜水艇渗透密封环和鱼雷外壳,雷达反射镜和探照灯外壳;喷气发动机整流罩和原动机零件;液压缸、压气机外壳和圆筒;涡轮轴、喷管、电视锥、燃烧室椎体以及波纹管;干燥机、搅拌机和洗涤机的转筒;浅盘形、半球形封头、牛奶罐和空芯薄壁的日用品等。