一种非金属薄壁件矫形工装及矫形方法技术

本发明专利技术公开了一种非金属薄壁件矫形工装及矫形方法，属于机械加工领域。所述非金属薄壁件矫形工装包括包括底座、内芯、外筒，所述底座上开有内芯槽和外筒槽，所述内芯安装于内芯槽中，所述外筒安装于外筒槽中，使得所述内芯和外筒可拆卸地固定于底座上，所述外筒套于内芯外周，所述外筒的内壁和内芯的外壁之间形成矫形空间。本发明专利技术针对非金属薄壁件变形的技术问题，通过内芯和外筒之间的矫形空间，能够使非金属薄壁件在受热情况下自动进行矫形，提供的工装结构简单，易于制造，操作方便；提供的矫形方法在保证材料完好的情况实现充分矫形。

A Kind of Orthodontic Tool and Method for Non-metallic Thin-walled Parts

The invention discloses an orthodontic tooling and orthodontic method for non-metallic thin-walled parts, which belongs to the field of mechanical processing. The orthopaedic tooling for non-metallic thin-walled parts includes a base, an inner core and an outer barrel. The base is provided with an inner core groove and an outer barrel groove. The inner core is installed in the inner core groove. The outer barrel is installed in the outer barrel groove so that the inner core and the outer barrel can be detachably fixed on the base. The outer barrel is sleeved around the inner core, and a orthopaedic space is formed between the inner wall and the outer wall of the inner core. \u3002 The present invention aims at the technical problem of deformation of non-metallic thin-walled parts, through the orthodontic space between the inner core and the outer cylinder, the non-metallic thin-walled parts can be automatically orthodontized under the warm condition, and the provided tooling has simple structure, easy manufacture and convenient operation; the provided orthodontic method realizes full orthodontics under the condition of guaranteeing the intact material.

【技术实现步骤摘要】
一种非金属薄壁件矫形工装及矫形方法
本专利技术属于机械加工领域，特别涉及一种非金属薄壁件的矫形工装及矫形方法。
技术介绍
薄壁件(壁厚在10mm以下)由于其壁厚小，刚性差，在最后加工完成后往往仍存在一定程度的变形，使得其满足不了图样精度。故需要对其进行矫形以满足零件精度要求。现有技术中，一般有零件冷矫和热矫工艺技术手段，即在零件加热或不加热时，对金属零件变形最大处进行反变形塑性砸击或矫压，根据变形特点和工件状态，也可采用反变性加热的方式进行矫形的方法，如对粗切齿状态发生弯曲变形的齿条零件，但这种工艺适用于零件各部还有余量的情况，不适用于在最后加工后，具有精度要求的零件发生变形的情况。对薄壁零件(壁厚在10mm以下)在全部机加工后，发生严重的本体变形，几乎没有任何工艺挽救措施。一旦最终即使装配也不能满足设备需要，就只能报废重制。非金属薄壁件较同样壁厚的金属件刚性更差，在机械加工中，在切削力和夹紧力共同作用下，其零件本体在加工中更容易发生零件变形。基于非金属材料的物理特性，其不适合采用前述矫形方法，而适合采用热定形的矫形方式，但现有技术中尚没有公开针对非金属材料弧形薄壁零件在最后加工后，发生变形的热定形矫形工装及工艺方法。鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
为了克服现有技术中缺少针对非金属薄壁件热定形矫形工装及工艺方法的技术问题，本专利技术提供了一种非金属薄壁件矫形工装，包括：底座、内芯、外筒，所述内芯和外筒均可拆卸地固定于底座上，所述外筒套于内芯外周，所述外筒的内壁和内芯的外壁之间形成矫形空间。所述矫形空间根据非金属薄壁件的目标形状进行设计，目的是将非金属薄壁件放入矫形空间进行加热矫形，使得非金属薄壁件实体在矫形空间内自动回延填充，伸缩弯曲，契合矫形空间，从而达到其目标形状，完成矫形。进一步可选地，所述底座上开有内芯槽和外筒槽，所述内芯安装于内芯槽中，所述外筒安装于外筒槽中。通过在底座上开槽，并将内芯和外筒安装在其中，能有效固定内芯和外筒，从而形成固定的矫形空间，同时在拆装操作上也十分方便。可选地，所述内芯和外筒均为圆筒，所述内芯槽和外筒槽为同心环形槽。所述内芯和外筒的形状依据非金属薄壁件的形状进行设计，目的是形成匹配非金属薄壁件目标形状的矫形空间。所述内芯槽和外筒槽用于固定内芯和外筒，因此在结构上需要与内芯和外筒的安装部分相契合。当对圆弧形薄壁件进行矫形时，优选内芯和外筒为圆筒，内芯槽和外筒槽为同心环形槽。当非金属薄壁件为其他形状的薄壁件时，所述内芯和外筒的形状以及内芯槽和外筒槽结构也相应地进行调整，例如当非金属薄壁件为椭圆弧段薄壁件时，所述内芯和外筒可设计成椭圆筒，所述内芯槽和外筒槽可设计成椭圆环形槽。可选地，所述底座上分布有测温孔，所述测温孔贯穿底座，所述测温孔设置于所述内芯槽和外筒槽之间。测温孔的作用是，当所述非金属薄壁件进行加热矫形时，可以采用红外测温仪通过所述测温孔测得所述非金属薄壁件近底座端的温度。以此作为判断所述非金属薄壁件温度的一个参考依据。可选地，所述外筒、内芯、底座的材料均为碳钢材料。优选地，所述内芯、外筒均为壁厚为35mm-45mm的圆筒。该壁厚范围内，工装具有较好的刚性，良好的热传导效率及组织均温性能，同时节省了材料，减轻了工装重量。可选地，所述非金属薄壁件为PE材料。此外，所述非金属薄壁件还可以是其他非金属材料，例如PA(聚酰胺)、PC(聚碳酸酯)等。此外，本专利技术还公开了一种非金属薄壁件矫形方法，采用上述非金属薄壁件矫形工装，包括以下步骤：S1：将非金属薄壁件装入矫形空间，避免安装位置不当；S2：在外筒外壁上缠绕电加热带，通过加热外筒将热量传递至所述非金属薄壁件，对非金属薄壁件进行加热矫形；S3：对矫形工装进行冷却，从而冷却位于矫形空间中的非金属薄壁件；S4：拆除所述外筒，取出所述非金属薄壁件。若非金属薄壁件在矫形空间中安装位置不当，矫形后，非金属零件将无法满足圈样精度要求，而致使矫形失败。在装入非金属零件时，保证非金属薄壁件的轴线与所述矫形空间轴线同轴，或者当所述非金属薄壁件端面垂直于所述工装的安装轴线时，将非金属薄壁件装入工装并使其近底座端端面与底座完全接触，此时认为非金属薄壁件在矫形空间中安装位置正确。此外，采用在外筒外壁上缠绕电加热带的方式进行加热，操作方便，加热均匀，加热功率控制方便。进一步地，步骤S2中具体通过以下步骤对非金属薄壁件进行加热：S21：进行一段加热，将外筒外壁加热至第一预设温度；S22：进行一次均温，通过调节所述电加热带加热功率，使所述非金属薄壁件和外筒稳定在第一预设温度。此步骤的目的是在低温状态下对被加热系统进行初步均温，为整个被加热系统在高温状态下，进入最后均温和矫形状态做准备；S23：进行二段加热，将外筒外壁加热至第二预设温度；S24：进行二次均温及热矫形，通过调节所述电加热带加热功率，使所述非金属薄壁件稳定在第二预设温度。该步骤的目的是为了保证整个被加热系统在高温状态下，进入最后均温状态并进行热矫形。通过分段加热并均温，能够使得工装和非金属薄壁件的温度趋于一致，利于温度控制，保证矫形质量，提高热定型效率和效果。所述第二预设温度的确定由待矫形的非金属薄壁件的材料性质决定，目的是让非金属材料达到微塑变形状态(刚开始软化)，使所述非金属薄壁件能够在矫形空间中自动进行形状调整，且不至于完全软化。不同非金属材料具有不同的完全软化温度，相同材料的非金属矫形零件，因生产批次生产状态不一样，其非金属村料的软化温度也存在一定差异，所述第二预设温度即为非金属材料刚开始进行软化的微塑变形温度。进一步地，所述第一预设温度为45℃-50℃，所述第二预设温度为95℃-100℃。PE材料的软化温度为105℃(+/-2℃)，第二预设温度在该温度范围内时，PE材料的非金属薄壁件能稳定在微塑变形状态，实现有效地矫形。进一步地，所述一次均温的时间为2h-3h，所述二次均温及热矫形的时间为8h-10h。将第一次保温的时间设置在该保温时间范围内，能够实现工装和非金属薄壁件在低温度状态下的有效均温。将第二次保温的时间设置在该保温时间范围内，能够保证所述非金属薄壁件受热均匀，在矫形空间的作用力下得到充分矫形，消除材料内部的局部应力，以防止在冷却后产生局部变形,使高温度状态下的均温和矫形工作更加顺利,并保证矫形质量。进一步地，在所述一段加热和二段加热过程中，所述外筒外壁温度上升速度均不超过每小时40℃-50℃。在这个升温速度范围内，能够防止金属工装产生裂纹,防止金属材料因加热过快而产生较大热应力，从而损坏工装。同时避免造成被加热系统各处温度差异悬殊状态出现,影响矫形质量进一步地，所述步骤S24中，所述非金属薄壁件稳定在第二预设温度的判断依据为：所述非金属薄壁件近底座端温度和所述外筒外壁温度均稳定在第二预设温度。通过此方法，能够比较准确地评估非金属薄壁件稳定在第二预设温度。进一步地，所述非金属薄壁件近底座端温度的检测方法为：采用红外线测温仪，通过测温孔检测非金属薄壁件近底座端温度。以此实现了从工装外部确定非金属薄壁件局部温度情况的功效。与现有技术相比较，本专利技术所提供的非金属薄壁件矫形工装及矫形方法具有以下优点：第一、解决了非金属薄壁件在加工后发生变形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非金属薄壁件矫形工装，其特征在于，包括底座、内芯、外筒，所述内芯和所述外筒均可拆卸地固定于所述底座上，所述外筒套于所述内芯的外周，所述外筒的内壁和内芯的外壁之间形成矫形空间。

【技术特征摘要】
1.一种非金属薄壁件矫形工装，其特征在于，包括底座、内芯、外筒，所述内芯和所述外筒均可拆卸地固定于所述底座上，所述外筒套于所述内芯的外周，所述外筒的内壁和内芯的外壁之间形成矫形空间。2.根据权利要求1所述的非金属薄壁件矫形工装，其特征在于，所述底座上开有内芯槽和外筒槽，所述内芯安装于所述内芯槽中，所述外筒安装于外筒槽中。3.根据权利要求2所述的非金属薄壁件矫形工装，其特征在于，所述内芯和所述外筒均为圆筒，所述内芯槽和所述外筒槽为同心环形槽。4.根据权利要求2所述的非金属薄壁件矫形工装，其特征在于，所述底座上分布有测温孔，所述测温孔设置于所述内芯槽和所述外筒槽之间，所述测温孔贯穿所述底座。5.根据权利要求1-4所述的任一非金属薄壁件矫形工装，其特征在于，所述外筒、所述内芯、所述底座的材料均为碳钢。6.根据权利要求5所述的非金属薄壁件矫形工装，其特征在于，所述外筒的壁厚为35mm-45mm。7.根据权利要求1-4所述的任一非金属薄壁件矫形工装，其特征在于，所述非金属薄壁件为PE材料。8.一种如权利要求1-7中任一权利要求所述的非金属薄壁件矫形方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将非金属薄壁件装入矫形空间，避免安装位置不当；S2：在外筒外壁上缠绕电加热带，通过加热外筒将热量传递至所述非金属薄壁件，对非金属薄壁件进行加热矫形；S3：对矫...

【专利技术属性】
技术研发人员：于大波，郭元超，胡佩俊，马绍健，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31