本发明专利技术属于旋压成形技术领域，公开了一种旋轮、旋压组件及旋压工艺。本发明专利技术通过在旋轮主体一端设置有一防扩部，使得旋轮沿旋轮鼻尖平面呈非对称形状，同时防扩部的外表面与旋轮主体的中心轴呈锐角，将本发明专利技术的旋轮用于对轮旋压工艺中能够有效控制对轮旋压过程中大型筒形件的扩径缺陷，从而有效减少大型筒形件废品段的长度，进而提高材料的利用率和降低生产成本。与现有的对轮旋压成形中通过工艺参数逐步优化和进行多道次旋压来减轻扩径缺陷的方法相比，本发明专利技术还具有提高生产效率和降低试错成本的优点，同时也利于未来对轮旋压成形中数字化、集成化、智能化进程的顺利进行。
【技术实现步骤摘要】
一种旋轮、旋压组件及旋压工艺
本专利技术涉及旋压成形
，具体涉及一种旋轮、旋压组件及旋压工艺。技术背景旋压成形是一种综合锻造、挤压、拉深、弯曲和滚压等工艺特点的近净省力成形工艺，其具有工艺柔性好、成形力小、材料利用率高和构件成形性能好等优点，被广泛应用于航空航天等回转体构件的加工制造中。对轮旋压作为一种新型的强力旋压方法，其利用内旋轮来代替传统流动旋压中的芯模，依靠内外旋轮同时对筒形件内外壁施加成形力，不仅能够节省模具制造的成本，而且能够改善流动旋压中筒形件内外壁变形不均匀等问题。特别针对大型筒形件，坯料减薄是通过内外旋轮对其挤压来实现，能显著降低机床承受的载荷，同时可实现多道次无模渐进式省力近净成形，提升机床寿命，增加成形工艺柔性，被广泛应用于大型薄壁筒形壳体的成形制造中。然而对轮旋压成形过程是一个多参数、多场耦合、多旋轮相互协调的加载过程，旋转的金属筒形件在多对旋轮的碾压变形中呈现出高度的非线性，材料在这种环境下极易发生复杂的不均匀塑性变形而引发各种宏微观缺陷，比如鼓包、起皱、开裂和端部扩径等缺陷。尤其是筒形件的扩径，是影响大型筒形件成形精度和后期装配精度的致命缺陷，已成为对轮旋压工艺中亟待解决的瓶颈问题。中国专利申请CN102688927A公开了一种用于筒形件正向旋压机构来抑制流动旋压过程中未旋压区坯料的扩径缺陷，该专利通过在旋轮前方套装一固定压圈，通过压圈来对流动旋压过程中旋轮前方鼓起的材料产生向内的径向挤压作用,从而限制旋轮前方材料向外的径向流动，促进加工过程中材料沿轴向流动，抑制未旋压区坯料的扩径，使筒形件成形过程中变形平稳，最终在旋压末期达到防止坯料严重扩径的产生。进一步地，西北工业大学研究了不同旋压工艺参数对筒形件流动旋压扩径程度的影响规律，发现旋轮进给速率和各道次减薄量是影响扩径缺陷的两最重要因素。通过减小流动旋压各道次减薄率和减小旋轮进给速率能减小扩径程度，但却不能完全消除扩径缺陷。进一步地，文中还通过实验和有限元数值仿真研究了通过在旋轮前方施加一压圈来抑制流动旋压扩径产生喇叭口缺陷的材料流动机理(MeiZhan,J.Guo,M.W.Fu,R.Li,P.F.Gao,H.Long,F.Ma.Formationmechanismandcontrolofflaringinforwardtubespinning.Int.J.Adv.Manuf.Technol,2018,94:59-72)。曾超在研究对轮旋压制备纳米/超细晶筒形件方法的过程中发现：对轮旋压大部分金属沿轴向流动而小部分沿切向流动，切向流动的这小部分金属会造成对轮旋压件径向扩大，尤其是口部扩径最为明显(曾超.对轮旋压制备纳米/超细晶筒形件方法及试验研究.华南理工大学,2014)。Fan等研究了对轮旋压中扩径塑性变形机理并发现：扩径区域的外边缘显示切向拉伸应力和径向压缩应力，扩径的中间区域显示切向拉伸应力和径向拉伸应力(Shu-QinFan,Sheng-DunZhaoandChaoChen.PlasticDeformationMechanisminDouble-RollerClampingSpinningofFlangedThin-WalledCylinder.Chin.J.Mech.Eng,2018,31:56)。现阶段对轮旋压减小扩径的方法主要依靠工艺参数的优化。郭代峰等采用单因素试验设计方法并结合有限元数值仿真技术，获得了减薄率、进给比和旋轮圆角半径对扩径量的影响规律，并借助BP神经网络技术，建立了筒形件对轮旋压内径扩径量的预测模型(郭代峰，赵俊生，贺胜等.基于BP神经网络预测筒形件对轮旋压内径扩径量.工具技术，2018,52(3):68-70)。王大力等借助有限元仿真软件，通过单因素法分析了道次减薄率、进给比、旋轮成形角及内旋轮圆角半径等工艺参数对旋压成形质量的影响，并获得了圆度、直线度、壁厚差和扩径量满足使用需求的成形工艺参数范围(王大力，郭亚明，李亦楠等.大型薄壁筒形件对轮旋压成形数值模拟及成形精度分析.锻压技术，2020)。孙于晴通过ABAQUS有限元仿真软件，获得了高强钢30CrMnSiA筒形件对轮旋压无较大扩径和隆起的最优成形工艺参数(孙于晴.30CrMnSiA大直径筒形件对轮旋压技术研究，航天动力技术研究院，2019)。综上所述，目前针对筒形件流动旋压成形过程中的扩径缺陷已有研究者在旋轮前方加装固定压圈的机械约束方式进行，但对于控制对轮旋压过程中的扩径缺陷主要还是通过寻求合理的成形工艺参数和增加坯料轴向加工余量的方法进行，但该方法耗时耗力且控制效果有限，通过加大加工余量切除扩径筒形件的方法也会降低材料的利用率和增加制造成本。因此，亟需发展通过有效外加机械约束的方法来增加对轮旋压筒形件成形段长度，从而有效控制大型筒形件对轮旋压过程中的扩径缺陷，这对于提高对轮旋压过程中金属筒形件材料利用率降低生产成本，尤其是对于贵重金属筒形件的加工制造，具有及其重要的意义。
技术实现思路
为解决
技术介绍
中现有对轮旋压成形中被加工筒形件的扩径缺陷，本专利技术提供了一种旋轮、旋压组件及旋压工艺，能够有效控制大型筒形件对轮旋压成形过程中筒形件扩径缺陷的产生。为实现上述目的，本专利技术提供的第一个技术方案为：一种旋轮，包含旋轮主体，所述旋轮主体一端设置有沿轴向方向延伸的环状防扩部，如图2所示。进一步地，所述环状防扩部的外表面与旋轮主体的中心轴形成β角，该β角为锐角。进一步地，0＜β≤γ，γ为被加工筒形件的最大扩径口部与其中心线倾角。进一步地，所述环状防扩部在轴向上的投影高度为H1，1.2L1＜H1＜1.5L1，L1为与被加工筒形件的扩口处轴向最大长度。进一步地，所述旋轮主体包含设置于旋轮主体外侧中部的旋轮鼻尖，所述旋轮鼻尖的圆角半径为ρ，5mm≤ρ≤15mm，旋轮主体顶部至旋轮鼻尖底部的高度为H0，15mm≤H0≤30mm。所述防扩部的设置使得旋轮沿旋轮鼻尖平面呈非对称形状。本专利技术提供的第二个技术方案为：一种旋压组件，至少包含三对第一个技术方案的旋轮。进一步地，该旋轮还包含设置有一凹槽的芯模，该芯模通过凹槽安装被加工筒形件，被加工筒形件的壁厚与凹槽的宽度相同。每一对的旋轮均分别接触于所述被加工筒形件的内外壁，每对轮沿被加工筒形件径向距离为被加工筒形件壁厚t0，5mm≤t0≤15mm。当包含三对旋轮时，三对旋轮间互呈120°。进一步地，所述旋轮的环状防扩部外表面与旋轮主体的中心轴的角度β大小与所述被加工筒形件的材料性能和被加工筒形件的减薄量等相关，对于不同材料和不同厚度、几何形状被加工筒形件均需后文中的二分法进行确定。本专利技术提供的第三个技术方案为：提供多对旋轮，每一对旋轮包含内旋轮和外旋轮；提供芯模；将被加工筒形件安装于所述芯模；确定旋轮与被加工筒形件的接触位置，形成待加工组件；以及将上述待加工组件安装于旋压机进行旋压加工。进一步地，所述提供多对旋轮步骤中包含对所述环状防扩部的外表面与中心本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种旋轮，包含旋轮主体，其特征在于，所述旋轮主体一端设置有沿轴向方向延伸的环状防扩部。/n
【技术特征摘要】
1.一种旋轮，包含旋轮主体，其特征在于，所述旋轮主体一端设置有沿轴向方向延伸的环状防扩部。
2.如权利要求1所述的旋轮，其特征在于，所述环状防扩部的外表面与旋轮主体的中心轴形成β角，该β角为锐角。
3.如权利要求2所述的旋轮，其特征在于，0＜β≤γ，γ为被加工筒形件的最大扩径口部与其中心线倾角。
4.如权利要求1或2所述的旋轮，其特征在于，所述环状防扩部在轴向上的投影高度为H1，1.2L1＜H1＜1.5L1，L1为被加工筒形件的扩口处轴向最大长度。
5.如权利要求1所述的旋轮，其特征在于，所述旋轮主体包含设置于旋轮主体外侧中部的旋轮鼻尖，所述旋轮鼻尖的圆角半径为ρ，5mm≤ρ≤15mm，旋轮主体顶部至旋轮鼻尖底部的高度为H0，15mm≤H0≤30mm。
6.一种旋压组件，至少包含一对如权利要求1-4任一所述的旋轮。
7.如权利要求6所述的旋压组件，其特征在于，还包含设置有一凹槽的芯模，该芯模通过凹槽安装被加工筒形件。
8.一种旋压工艺，其特征在于，利用如权利要求6或7所述的旋压组件进行加工，包含如下步骤：...
【专利技术属性】
技术研发人员：詹梅，李锐，郑泽邦，张洪瑞，雷煜东，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。