本发明专利技术提供了一种薄壁管材扩口方法和装置。薄壁管材扩口装置包括：主轴；副轴，副轴与所述主轴连接；具有锥形外表面的旋压头，连接所述副轴；夹持被加工管材的夹具，设置在所述旋压头的下方；活动顶芯，设置在所述旋压头的下方；所述夹具和活动顶芯的轴线与所述主轴的轴线位于一条直线上；所述活动顶芯包括：支撑杆、设置在所述支撑杆端部并支撑所述被加工管材的内壁的顶芯头部、以及将所述顶芯头部抵紧在所述旋压头上的弹性装置。所述薄壁管材扩口方法包括：使用旋压头，旋转进入并压下到被加工管材的扩口端，利用弹性装置对旋压头的轴向弹力，在旋压头旋转进入并压下到被加工管材的扩口端的动态过程中，使顶芯的顶面始终顶紧旋压头。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种薄壁管材扩口方法和装置。薄壁管材扩口装置包括：主轴；副轴，副轴与所述主轴连接；具有锥形外表面的旋压头，连接所述副轴；夹持被加工管材的夹具，设置在所述旋压头的下方；活动顶芯，设置在所述旋压头的下方；所述夹具和活动顶芯的轴线与所述主轴的轴线位于一条直线上；所述活动顶芯包括：支撑杆、设置在所述支撑杆端部并支撑所述被加工管材的内壁的顶芯头部、以及将所述顶芯头部抵紧在所述旋压头上的弹性装置。所述薄壁管材扩口方法包括：使用旋压头，旋转进入并压下到被加工管材的扩口端，利用弹性装置对旋压头的轴向弹力，在旋压头旋转进入并压下到被加工管材的扩口端的动态过程中，使顶芯的顶面始终顶紧旋压头。【专利说明】薄壁管材扩口方法和装置
本专利技术涉及金属管材管端成形
，具体涉及薄壁管材扩口方法和装置，尤其是高温合金薄壁管材扩口方法和装置。
技术介绍
目前，在复合材料机械连接领域中，需要用到一种开口约为2倍管材直径的高温合金管材，其管材壁厚为0.20-0.25mm，管材直径从Φ 4mm至Φ 12mm，其用量较大。这种机械连接方法的关键之处是管端需要进行扩口，目前最常用的三种扩口形式:即扩口角度100°、130°和翻边等三种，这三种扩口管材适用于不同头型的紧固件。因此该种扩口管材要求扩口质量高，比如翻边角度准确(±1° )，连接表面光洁；另外，还需要加工生产效率闻。进行管端扩口翻边的方法有多种，比如冲压成型(冷镦:)、热冲压和旋压等。传统冲压成型(冷镦)的扩口机须先将管口涨大，然后向口端加压。不仅需很大的压力，而且费工费时，设备 功率大能耗高，且笨重。扩出的管口，表面粗糙，口径不圓，锥角不正，翻边的光洁度较差，而且由于扩口比大，减薄量，容易开裂，无法实现大扩口比、小厚径比管材的扩口。热冲压方法结构形式过于复杂，需要冷却模具设计和冷却装置，其上下料需要自动化，人工操作恐有危险，投入成本高。由于壁薄，其感应加热的效率低，能量消耗高。旋压方法因为消耗能量较低、设备紧凑、加工质量高而成为首选。但是常规的旋压工艺在加工大扩口比(≥2)同时厚径比为(< 0.03)时，如图1和图2，扩口处内凹r超过0.05 (mm),会造成底部失稳的缺陷,影响扩口质量。
技术实现思路
本专利技术提供一种薄壁管材扩口方法和装置，以解决现有的扩口方法加工薄壁管材(例如，壁厚为0.20-0.25mm，管材直径IOmm)时出现的底部失稳的问题。为此，本专利技术提出一种薄壁管材扩口装置，所述薄壁管材扩口装置包括:主轴；副轴，设置在所述主轴的下方，副轴与所述主轴连接并与所述主轴形成大于O度，小于90度的夹角；具有锥形外表面的旋压头，连接所述副轴，并且所述旋压头随所述副轴的转动而自转，随所述主轴的转动而公转；夹持被加工管材的夹具，设置在所述旋压头的下方；活动顶芯，设置在所述旋压头的下方；所述夹具和活动顶芯的轴线与所述主轴的轴线位于一条直线上；所述活动顶芯包括:支撑杆、设置在所述支撑杆端部并支撑所述被加工管材的内壁的顶芯头部、以及将所述顶芯头部抵紧在所述旋压头上的弹性装置，所述顶芯头部的外径小于所述被加工管材的内径但大于所述支撑杆端部的直径，所述弹性装置设置在所述支撑杆上。进一步地，所述弹性装置包括:套设在所述支撑杆上的支撑套、以及套在所述支撑杆上的弹簧，所述支撑套位于所述顶芯头部的下方，所述弹簧抵紧在所述顶芯头部与所述支撑套之间。进一步地，所述支撑套能轴向移动的套设在所述支撑杆上，所述薄壁管材扩口装置还包括:设置在所述支撑套下方并套设在所述支撑杆上的调整装置，所述调整装置通过螺纹调整方式调整所述顶芯头部与所述支撑套之间的距离。进一步地，所述支撑杆上设有外螺纹，所述调整装置包括:邻接在所述支撑套下方并套设在所述支撑杆上的调整块、邻接在所述调整块下方并套设在所述支撑杆上的垫块、以及邻接在所述垫块下方并通过螺纹连接在所述支撑杆上的螺母。进一步地，所述旋压头包括:与被加工管材的内管壁相接触的侧面以及与所述顶芯头部相接触的端面，所述侧面与端面相交，所述旋压头的侧面与端面均为锥形面或锥台形面，所述旋压头设置的角度使得所述端面与所述顶芯头部的顶面相贴合。进一步地，所述端面和顶芯头部的顶面均平行水平面，并且所述薄壁管材扩口装置不设置在顶芯的顶面与被加工管材之间设置的润滑油润滑通道，或不设置在顶芯的顶面与被加工管材之间设置的容纳润滑油的腔体。本专利技术提出一种薄壁管材扩口方法，其特征在于，所述薄壁管材扩口方法包括:步骤A:使用具有锥形外表面的旋压头，旋转进入并压下到被加工管材的扩口端，所述旋压头的轴线与所述被加工管材的形成大于O度，小于90度的夹角a，并使所述旋压头随副轴的转动而自转，随主轴的转动而公转；步骤B:利用弹性装置对旋压头的轴向弹力，在旋压头旋转进入并压下到被加工管材的扩口端的动态过程中，使支撑在被加工管材的扩口端的顶芯的顶面始终顶紧旋压头。进一步地，使旋压头的端面和顶芯头部的顶面均平行水平面。进一步地，先使用第一旋压头进行步骤A和步骤B之后，完成第一次扩口，将被加工管材扩口为第一角度；然后更换第二旋压头再进行步骤A和步骤B，完成第二次扩口，所述第二次扩口的角度大于第一次扩口的角度，其中，所述第一旋压头包括:与被加工管材的内管壁相接触的第一侧面以及与所述顶芯头部相接触的第一端面，所述第一侧面与第一端面相交，所述第一旋压头的第一侧面与第一端面均为锥形面或锥台形面，所述第一旋压头设置的角度使得所述第一端面与所述顶芯头部的顶面相贴合；所述第二旋压头的外表面包括:与被加工管材的内管壁相接触的第二侧面以及与所述顶芯头部相接触的第二端面，所述第二侧面与所述第二端面重合并且均平行水平面，所述第二侧面与所述第二端面连接形成为锥形面。进一步地，使用前面所述的薄壁管材扩口装置，并且在旋压头旋转进入并压下到被加工管材的扩口端的动态过程中，不设置在顶芯的顶面与被加工管材之间设置的润滑油润滑通道，或不设置在顶芯的顶面与被加工管材之间设置的容纳润滑油的腔体。 本专利技术的薄壁管材扩口方法和装置由于利用弹性装置对旋压头的轴向弹力，使得旋压头旋转进入并压下到被加工管材的扩口端的动态过程中，顶芯的顶面始终顶紧旋压头，因而，顶芯与被加工管材的内管壁贴合的更紧密，填补了现有技术顶芯的顶面与旋压头之间的空隙，增加了顶芯对被加工管材的内管壁的接触面积或支撑面积，从而增加被加工管材在变形处的变形抗力，减少发生失稳的机会。另外，采用弹性装置对旋压头的轴向弹力的形式，工艺适应性好，能够使用加工过程中电机、不同口径的管材、以及其他条件的变化，加工质量稳定。进而，通过旋压头的端面与所述顶芯头部的顶面相贴合，使得旋压头与顶芯之间能够达到无缝衔接，减少了二者之间的空隙，使得失稳大大降低，而且最大程度的减少了相互干涉，保证管材的内壁不被划伤。进而，由于顶芯机构与管材之间是间隙配合，其间隙小，在顶芯和管材上沿上形成一个型腔，可以容纳润滑油，其润滑较之以往没有润滑油时，形成的管材内壁粗糙度更好。同时，较之其他带润滑系统的成形工艺而言，其结构更加简单。【专利附图】【附图说明】图1为现有技术扩口时的第一种失稳的情况；图2为现有技术扩口时的第二种失稳的情况；图3为本专利技术第一实施例的薄壁管材扩口装置或薄壁管材扩口本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种薄壁管材扩口装置，其特征在于，所述薄壁管材扩口装置包括：主轴；副轴，设置在所述主轴的下方，副轴与所述主轴连接并与所述主轴形成大于0度，小于90度的夹角；具有锥形外表面的旋压头，连接所述副轴，并且所述旋压头随所述副轴的转动而自转，随所述主轴的转动而公转；夹持被加工管材的夹具，设置在所述旋压头的下方；活动顶芯，设置在所述旋压头的下方；所述夹具和活动顶芯的轴线与所述主轴的轴线位于一条直线上；所述活动顶芯包括：支撑杆、设置在所述支撑杆端部并支撑所述被加工管材的内壁的顶芯头部、以及将所述顶芯头部抵紧在所述旋压头上的弹性装置，所述顶芯头部的外径小于所述被加工管材的内径但大于所述支撑杆端部的直径，所述弹性装置设置在所述支撑杆上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘风雷，王天琦，徐鑫良，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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