異步錯距旋壓加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及旋壓制造行業，具體是在旋壓過程中采用兩旋輪或者三旋輪軸向錯距且進給速度不同的方法進行加工，成形高精度筒形旋壓結構件。
【背景技術】
[0002]隨著我國航空、航天等高精制造行業以及國民經濟的迅速發展，對薄壁筒形件的需求也越來越多、越來越迫切，且零件的精度要求也越來越高，例如某超高強度鋼筒形零部件。
[0003]零件材料為超高強度鋼，筒形結構，具有壁厚薄、長徑比大、易變形、精度要求高等加工難題。
[0004]經過調研，市場上類似結構零件的加工主要采取兩套方案:1、板料卷焊，2、筒形件坯料旋壓，上述兩種種方案存在以下幾點不足:
[0005]1、采用板料卷焊成形，使用超高強度鋼板作為原材料，在卷焊過程中，筒形件的圓度、直線度等尺寸要求較高，無法得到可靠保證，同時由于存在縱焊縫，筒形件的性能降低，該筒形件應用于航天產品，工作環境為高溫高壓，存在較大的安全隱患。在卷焊加工中，需要增加探傷、退火等工序，增加了制造成本。
[0006]2、筒形件坯料旋壓成形，現有旋壓技術成形該筒形件主要采用兩旋輪(或三旋輪)同步(或錯距)旋壓加工，根據現有相關文獻及生產實際經驗所知，現有上述旋壓技術加工該尺寸產品所能達到的精度要求為:壁厚±0.15mm、直徑±0.30mm，如果需要進一步提高精度，則對旋壓設備、工藝參數、旋輪結構、模具工裝等有較高要求，一般廠家不具備該項能力且投資較大，加之旋壓過程中的設備振動、進給不穩、轉速波動等不可避免因素也會造成產品精度超差，甚至報廢，上述傳統旋壓工藝方法不適合該高精度零件(壁厚±0.10_、直徑±0.15mm)的大規模、工業化生產。
【發明內容】
[0007]為克服現有技術中存在的產品精度差、廢品率高，以及不適合壁厚±0.10mm、直徑±0.15mm的高精度零件的大規模、工業化生產的不足，本發明提出了一種異步錯距旋壓加工方法。
[0008]本發明的具體過程是:
[0009]第一步，安裝筒形件旋壓毛坯。將該筒形件旋壓毛坯安裝在旋壓機的旋壓芯模上。
[0010]第二步，調整旋輪攻角。所述的旋輪有2個或3個，均為R8/30。旋輪。各旋輪移動至筒形件旋壓毛坯的起旋端，并將該旋輪的攻角調整至與筒形件旋壓毛坯軸線垂直。
[0011 ] 當采用2個旋輪時，各旋輪之間的軸向錯距量為6?8mm，第一旋輪的R角的頂端表面與旋壓芯模表面的直線距離為6mm ;第二旋輪的R角的頂端表面與旋壓芯模表面的直線距離為4mm。
[0012]當采用3個旋輪時，各旋輪之間的軸向錯距量為6?8mm，第一旋輪的R角的頂端表面與旋壓芯模表面的直線距離為8.0mm ;第二旋輪的R角的頂端表面與旋壓芯模表面的直線距離為6.0mm ;第三旋輪3的R角的頂端表面與旋壓芯模表面的直線距離為4.0mm。
[0013]第三步，旋壓。所述的旋壓過程為兩道次旋壓。
[0014]I 一道次旋壓:啟動旋壓機，使所述的兩個旋輪沿筒形件旋壓毛坯的軸向運動，對所述的筒形件旋壓毛坯實施同步錯距旋壓。所述兩個旋輪運動中的進給速度均為100mm/min，旋壓機主軸轉速為100r/min。
[0015]II調整旋壓間隙。將所述第一旋輪的R角的頂端表面與旋壓芯模表面的直線距離為2mm ;第二旋輪的R角的頂端表面與旋壓芯模表面的直線距離為1mm。
[0016]III二道次旋壓。啟動旋壓機，使所述的兩個旋輪沿筒形件旋壓毛坯的軸向運動，對所述的筒形件旋壓毛坯實施異步錯距旋壓，完成對筒形件旋壓毛坯的旋壓成型，得到的筒形件。旋壓時，第一旋輪的進給速度為110mm/min，第二旋輪的進給速度為100mm/min ;旋壓機主軸轉速為100r/min。
[0017]第四步，卸料。
[0018]當完成對筒形件旋壓毛坯的旋壓后，從旋壓機上卸下并清理得到的筒形件。
[0019]本發明利用各旋輪可獨立進給的旋壓機，在旋壓過程中采用兩旋輪或者三旋輪軸向錯距且進給速度不同的方法進行加工，成形高精度筒形旋壓結構件。
[0020]本發明是結合張力旋壓、異步乳制與錯距旋壓原理，提出的一種新型錯距旋壓一一異步錯距旋壓，具體工藝手段是在正向錯距旋壓時，利用前旋輪的進給速度大于后旋輪的進給速度，在兩旋輪間的變形區人為制造拉力，形成張力旋壓，由于前、后旋輪進給速度不同步，所以稱為異步錯距旋壓，附圖所示。
[0021]工藝原理:在正旋錯距旋壓時，如果兩旋輪進給速度不同，前輪的進給速度I大于后輪的進給速度V2，或者三旋輪時V2> V3，兩旋輪錯距量逐漸增加，相對遠離，可在兩旋輪間的變形區產生拉力。該拉力使得變形區的受力狀態為兩向拉力的平面應力狀態，該狀態時金屬的流動更容易，表面質量更好。由于承受拉應力，金屬的周向流動較小，坯料貼模較好，擴徑現象不明顯，且不容易失穩；金屬的軸向流動情況得到了改善，后旋輪前方的堆積得到了改善，因此筒形件的直線度較好；同時，由于變形區金屬承受拉應力，晶粒得到了細化，強度進一步提高；后輪在減薄時，由于拉應力，使得金屬的變形更容易，所需的旋壓力減小，在原有旋壓力的基礎上可實現較大的道次減薄率。
[0022]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0023]1.前后旋輪產生的拉力使得后旋輪前方變形區的受力狀態為兩向拉力的平面應力狀態，該狀態時金屬的流動更容易，表面質量更好。圖2所示為同步錯距旋壓圓筒表面紋路，圖3所示為異步錯距旋壓圓筒表面紋路。
[0024]2.前后旋輪產生的拉應力，使得金屬的周向偏差應力減小，從而使得金屬周向流動較小，擴徑現象不明顯，筒形件坯料貼模較好，直線度、圓跳等形位精度通過高精度的旋壓芯模得到保證，且不容易失穩；同時，隨著金屬的軸向流動情況得到了改善，后旋輪前方的金屬堆積得到了改善，筒形件的圓度提高約5%，壁厚公差可達1%。
[0025]3.前后旋輪產生的拉應力使得變形區的金屬晶粒得到了細化，強度得到提高，屈服強度提高約5% -10%，使用壽命可提高10%。
[0026]4.拉應力使得金屬的變形更容易，所需的旋壓力減小，根據材料不同，道次所需旋壓力減小約5% -10%，由此，在原有旋壓力的基礎上能夠實現較大的道次減薄率，減薄率提尚約10%。
【附圖說明】
[0027]圖1是異步錯距旋壓加工原理示意圖。
[0028]圖2是同步錯距旋壓圓筒表面紋路。
[0029]圖3是異步錯距旋壓圓筒表面紋路。
[0030]圖4是本發明的流程圖。圖中:
[0031]1.第一旋輪；2.第二旋輪；3.第三旋輪；4.筒形件旋壓毛坯；5.旋壓芯模。
【具體實施方式】
[0032]實施例1
[0033]本實施例是通過各旋輪能夠獨立軸向進給的旋壓機，采用兩旋輪異步錯距旋壓方法加工超高強度鋼薄壁筒形件。所述筒形件旋壓毛坯的壁厚、=8_，外徑D= Φ312_。
[0034]本實施例的具體過程是:
[0035]第一步，安裝筒形件旋壓毛坯。將該筒形件旋壓毛坯4安裝在旋壓機的旋壓芯模5上。
[0036]第二步，調整旋輪攻角。所述的旋輪有兩個，均為R8/30。旋輪。各旋輪移動至筒形件旋壓毛坯的起旋端，并將該旋輪的攻角調整至與筒形件旋壓毛坯軸線垂直。各旋輪之間的軸向錯距量為6?8mm，第一旋輪1的R角的頂端表面與旋壓芯模表面的直線距離為6mm;第二旋輪2的R角的頂端表面與旋壓芯模表面的直線距離為4mm。本實施例中，各旋