一种杯形件外槽旋压成形方法技术

本发明专利技术属于杯形件加工领域，并具体公开了一种杯形件外槽旋压成形方法，其包括下列步骤：将待加工的杯形件置于旋压机下压盘的凹槽中并使其位置对中，预设旋压机上压盘的压紧力，上压盘下行使得待加工的杯形件嵌入上压盘的凹槽中，并使其在压紧力的作用下压紧在下压盘上；上压盘和下压盘带动待加工的杯形件旋转，在杯形件旋转过程中利用位于杯形件外部的旋轮沿杯形件的径向进给以挤压杯形件的侧面，以此在待加工杯形件的侧面成形所需的外槽。本发明专利技术可有效解决成形零件稳定性不足、上下厚度不均、表面隆起和成形质量差的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种杯形件外槽旋压成形方法
本专利技术属于杯形件加工领域，更具体地，涉及一种杯形件外槽旋压成形方法。
技术介绍
目前杯形件产品在多个领域得到广泛使用，比如军用领域的导弹壳体、喷管、发动机机匣，又如通讯行业的阴极管、阴极辊等。因为杯形件的需求量大，对其加工方式的研究十分有必要，目前传统的杯形件加工方式主要有拉伸和反挤压两种。拉伸加工有着加工效率高、成本低的特点，反挤压成形杯形件效率不如拉伸，但由于成形过程中受压应力作用，杯形件的成形质量明显优于拉伸。上述拉伸和反挤压的成形方式很难直接成形特定形状的较复杂杯形件，如带有花键、沟槽、齿等。而如果采用多个步骤来成形，虽然生产率高，但是其要求的压力机的吨位大，并且需要较多的模具。旋压成形在对回转体零件(比如杯形件)进行体积成形中有自身独特的优势，不同于其他冲压工艺方法，在制造出形状多样的产品上，其更加方便，如果结合高效、精密的数控技术，旋压的优势会更加明显，采用旋压工艺可以快速成形杯形件上的特殊结构和形状，比如成形凹槽、改变壁厚等。但目前利用旋压方式成形杯形件的外槽时，常常出现表面隆起、壁厚不均的情况，有时甚至会严重影响产品的使用性能。因此，需重新研究设计一种旋压成形方法，以成形壁厚均匀带外槽的杯形件。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种杯形件外凹槽的旋压成形方法，通过对旋压成形过程中上、下压盘的结构以及对主要工艺参数的设计来控制成形过程中材料的流动，实现成形方向和区域挤压的优化，由此解决成形零件稳定性不足、上下厚度不均、表面隆起和成形质量差的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提出了一种杯形件外槽旋压成形方法，其包括下列步骤：S1将待加工的杯形件置于旋压机下压盘的凹槽中并使其位置对中，预设旋压机上压盘的压紧力，上压盘下行使得待加工的杯形件嵌入上压盘的凹槽中，并使其在压紧力的作用下压紧在下压盘上；S2上压盘和下压盘带动待加工的杯形件旋转，在杯形件旋转过程中利用位于杯形件外部的旋轮沿杯形件的径向进给以挤压杯形件的侧面，以此在待加工杯形件的侧面成形所需的外槽。作为进一步优选的，上、下压盘上的凹槽的结构形状分别与杯形件上、下两端的截面形状相适应。作为进一步优选的，上、下压盘的凹槽深度为3-5mm，优选为4mm，上、下压盘的凹槽边缘均倒角。作为进一步优选的，上压盘对待加工杯形件施加的压紧力需满足如下条件：F＝0.2σs·A/1000其中，F为上压盘施加的压紧力，σs为杯形件材料的屈服强度，A为杯形件与上压盘接触的面积。作为进一步优选的，杯形件侧壁的中径与壁厚的比值为(4～10)：1，优选为7：1。作为进一步优选的，旋轮的进给比V需满足如下条件：V＝exp{(6.2-0.11F)/7}。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1.本专利技术利用上、下压盘夹持待加工杯形件，并通过杯形件外部的旋轮沿杯形件的径向运动成形杯形件侧面的凹槽，成形无需芯模，具有成形模具少，步骤简单，生产效率高，对模具吨位要求低等特点。2.本专利技术的上、下压盘上均设置有与待加工坯料契合的凹槽，使得待加工坯料在被施加压力及成形的过程中定位准确，有效避免了成形过程中由于坯料地偏移造成地失稳现象。3.本专利技术通过对上下压盘的凹槽设计倒角，能够方便成形工件卸料且减少卸料过程中对工件的损伤，提高旋压件的成形质量。4.本专利技术通过设计合理的上下压盘凹槽深度，并结合合理的压紧力，该压紧力满足F＝0.2σs·A/1000，其与材料自身力学性能以及工件横截面积相关，使得待加工坯料在整个旋压成形过程中，始终夹持在上、下压盘上，保证成形的可靠性和稳定性，并保证工件最终的成形质量。5.本专利技术通过设计合理的旋轮进给力，使其满足V＝exp{(6.2-0.11F)/7}，通过满足上述条件的进给力结合本专利技术设计的压紧力，使得待加工坯料在进给力和压紧力的综合作用下有效缓和成形过程中坯料上下之间的材料流动，使得成形工件上下壁厚均匀，提高旋压件的成形质量。附图说明图1是用于实现杯形件外槽旋压成形的成形模具结构示意图；图2是待加工杯形件成型前后对比图，a为成形前，b为成形后；图3是按照本专利技术的优选实施例所构建的杯形件外槽旋压体积成形方法的流程图，a为成形前，b为成形后；图4是按照本专利技术的优选实施例所构建的压盘凹槽的结构示意图，a为上压盘凹槽，b为下压盘凹槽。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提供的一种杯形件外槽旋压成形方法，其主要是将壁厚均匀的杯形件进行旋压得到具有外槽的等壁厚杯形件，本专利技术的用于实现上述成形方法的成形模具如图1所示，包括旋压机上的下压盘1、上压盘2及旋轮3，下压盘1和上压盘2用于夹持待加工的杯形件4，旋轮2位于杯形件4的外部，成形时将待加工坯料放在下压盘的凹槽中，旋压机上压盘向下运动使得待加工坯料上端嵌入上压盘的凹槽内完成定位并压实坯料，上下压盘夹紧坯料带动坯料随着旋压机主轴一起高速旋转，与此同时位于一定高度水平的旋轮沿着径向匀速进给挤压坯料至指定的位置，进给过程中旋轮在与坯料的接触过程中由坯料带动被动旋转，旋压完成后随后旋轮退出。本专利技术的杯形件外槽旋压成形方法包括如下步骤：S1将待加工的杯形件置于旋压机下压盘的凹槽中并使其位置对中(即使杯形件与下压盘同轴设置)，预设旋压机上压盘的压紧力，上压盘下行使得待加工的杯形件的上端面嵌入上压盘的凹槽中，并使杯形件在压紧力的作用下压紧在下压盘上；S2上压盘和下压盘带动待加工的杯形件旋转，在杯形件旋转过程中利用位于杯形件外部的旋轮沿杯形件的径向进给以挤压杯形件的侧面，以此在待加工杯形件的侧面成形所需的外槽。具体而言，本专利技术的成形方法为旋压体积成形方法，其依据坯料在变形过程中总体积保持不变的原理进行旋压成形，其采用如下具体的操作步骤成形：(1)将待加工坯料放置在立式旋压机下压盘的凹槽中，并保证坯料中心位于旋压机主轴中心线上；使上压盘以计算好的压力向下压紧坯料；(2)上下压盘带动坯料随着旋压机主轴一起做高速匀速转动，坯料转速一般设定在150～300rmp之间；(3)旋轮沿径向进给挤压坯料，同时在摩檫力的作用下反向转动，材料在旋轮的挤压下沿径向向内流动；(4)旋轮进给到指定位置后空旋一定时间，随后退出，最终得到满足要求的旋压增厚成型件，该指定位置根据实际需要进行设定，空旋时间优选大于等于坯料旋转一周半的时间，以保证凹槽部分充分成形为所需形状。进一步的，为了保证待加工坯料的有效可靠夹持，上、下压盘上的凹槽的结构形状分别与杯形件上、下两端的截面形状相适应。如图4所示，上压盘的凹槽与杯形件上端截面形状适应，其为圆环状，下压盘的凹槽与杯形件下端截面形状适应，其为圆形状，以此保证杯形件的上下端正好嵌装在上下压盘的凹槽内，保证可靠夹持。本专利技术为无芯模旋压成形，即待加工坯料在成形过程中其内部无芯模支撑，其直接利用待加工坯料外部的旋轮旋压成形，旋轮在坯料成形过程中对坯料产生一径向的挤压力，实现凹槽的成形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种杯形件外槽旋压成形方法，其特征在于，该成形方法包括下列步骤：S1将待加工的杯形件置于旋压机下压盘的凹槽中并使其位置对中，预设旋压机上压盘的压紧力，上压盘下行使得待加工的杯形件嵌入上压盘的凹槽中，并使其在压紧力的作用下压紧在下压盘上；S2上压盘和下压盘带动待加工的杯形件旋转，在杯形件旋转过程中利用位于杯形件外部的旋轮沿杯形件的径向进给以挤压杯形件的侧面，以此在待加工杯形件的侧面成形所需的外槽。

【技术特征摘要】
1.一种杯形件外槽旋压成形方法，其特征在于，该成形方法包括下列步骤：S1将待加工的杯形件置于旋压机下压盘的凹槽中并使其位置对中，预设旋压机上压盘的压紧力，上压盘下行使得待加工的杯形件嵌入上压盘的凹槽中，并使其在压紧力的作用下压紧在下压盘上；S2上压盘和下压盘带动待加工的杯形件旋转，在杯形件旋转过程中利用位于杯形件外部的旋轮沿杯形件的径向进给以挤压杯形件的侧面，以此在待加工杯形件的侧面成形所需的外槽。2.如权利要求1所述的杯形件外槽旋压成形方法，其特征在于，上、下压盘上的凹槽的结构形状分别与杯形件上、下两端的截面形状相适应。3.如权利要求2所述的杯形件外槽旋压成形方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：金俊松，饶伟，邓磊，龚攀，王新云，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42