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旋压技术

旋压技术,也叫金属旋压成形技术,通过旋转使之受力点由点到线由线到面,同时在某个方向给予一定的压力使金属材料沿着这一方向变形和流动而成型某一形状的技术。这里,金属材料必须具有塑性变形或流动性能,旋压成形不等同塑性变形,它是集塑性变形和流动变形的复杂过程,特别需要指出的是,我们所说的旋压成形技术不是单一的强力旋压和普通旋压,它是两者的结合;强力旋压用于各种筒、锥体异形体的旋压成型壳体的加工技术,是一种比较老的成熟的方法和工艺,也叫滚压法。

金属旋压技术的基本原理相似于古代的制陶生产技术。旋压成型的零件一般为回转体筒形件或碟形件,旋压件毛坯通常为厚壁筒形件或圆形板料。旋压机的原理与结构类似于金属切削车床。在车床大拖板的位置,设计成带有有轴向运动动力的旋轮架,固定在旋轮架上的旋轮可作径向移动;与主轴同轴联接的是一芯模(轴),旋压毛坯套在芯模(轴)上;旋轮通过与套在芯模(轴)上的毛坯接触产生的摩擦力反向被动旋转;与此同时,旋轮架在轴向大推力油缸的作用下,作轴向运动。旋轮架在轴向、旋轮在径向力的共同作用下,对坯料表面实施逐点连续塑性变形。在车床尾顶支架的位置上,设计成与主轴同一轴线的尾顶液压缸,液压缸对套在芯模(轴)上的坯料端面施加轴向推力 。

旋压成型有普通旋压和强力旋压成型两种。不改变坯料厚度,只改变坯料形状的旋压叫普通旋压成型;即改变坯料厚度,又改变坯料形状的旋压叫强力旋压成型。强力旋压成型所需要的旋压力较大,旋压机的结构一般也较复杂。强力旋压成型又依旋轮移动的方向与金属流动的方向,分为正旋和反旋。旋轮移动的方向与金属流动的方向相同,叫正旋;反之,称为反旋。同一种材料,反旋成型所需的旋压力较大。采用哪种旋压方式成型,要依据零件的形状和工艺要求确定。

旋压机的选型由旋压工艺及多种成型工艺条件要求确定。旋压机分强力旋压机和普通旋压机二大类型。强力旋压机又分双旋轮和三旋轮。还有用于特殊零件旋压的旋压机,如热旋压机、钢球旋压机等。

在机械产品中如何节约原材料却能提高产品质量,减轻产品的重量却能延长使用寿命,降低产品的制造成本及能源消耗却能减少加工工时一直是人们关注的。例如"V"型皮带轮(通称"V"型带轮)是用途十分广泛的机械传动零件之一,如果能由钢板成型具有重要意义。钣制皮带轮同传统的铸铁皮带轮相比,可节约原材料70-以上。由金属钣材经拉伸--旋压成形的钣制旋压皮带轮是最新最佳的带轮结构形式。这种带轮不仅具备上叙优点,而且无环境无污染,尤其在汽车、拖拉机、收割机、空压机等多种机械产品中应用广泛。采用钢钣毛坯在专用的皮带轮旋压机床上使毛坯产生由点到线、由线到面的塑性变形而制成。

旋压带轮一般有三种基本形式:折叠式带轮、劈开式带轮和滚压式多V型带轮(也称多楔带轮) 。

旋压带轮与铸铁皮带轮相比的优点是采用旋压工艺制成的(无屑加工),结构轻、省材料,因而转动惯量小,是一种节料、节能的新产品。生产效率高(每分钟加工2~4件),平衡性能好,一般无需平衡处理。由于材料流线不被切断,表面生产冷作硬化,组织密度提高,使轮槽表面的强度和硬度提高,并且尺寸精度高,三角带与轮槽的滑差小,皮带寿命长。

我国金属旋压成型技术的发展历史近四十年,而在国防工业的应用研究尤为广泛,研究应用水平很高,特别是在旋压成型工艺及装备方面,已经处于国内领先地位。旋压机的设计和制造能力也很强。带轮旋压成形式工艺与设备是一项先进的技术,带轮旋压工艺上取得了折叠式带轮、劈开式带轮、滚压式多V型带轮和组合式带轮一系列科研成果,在理论与实践两个方面解决了旋压成形中的各种技术难题,并成功地用于生产。但与德国的旋压技术相比,我国还需要努力追敢,因为,我国许多产品还需要进口,尤其是汽车中的某些零部件。

CDC-S系列数控旋压机是生产旋压皮带轮的专用设备。旋压皮带轮做为一种新工艺产品,已经广泛用于汽车发动机中,如电机轮、水泵轮、助力转向泵轮、空调轮和风扇轮等。按照皮带轮的槽型和加工工艺可分成三大类:劈开轮、折叠轮和多楔轮。由于此三大类旋压皮带轮的结构特点不同,其加工工艺也不相同。

多楔轮所选用的材料厚度为2~6mm,一般均为3mm。采用拉深和冲压方法制坯,在旋压机上加工成形。由于齿形是在材料壁厚上用挤压方式使之产生金属流动和塑性变形而形成的,所以影响产品最终质量的因素就很多,包括上下模、旋轮、工艺参数、材料材质等。在以后的工艺分析和模具设计中会详细介绍。

折叠轮所选用的材料厚度为1.5~2.5mm,也是采用拉深和冲压方法制坯,并在旋压机上加工成形。由于折叠轮在成形过程中没有发生金属流动,所以工艺上就比较简单,影响质量的因素不多。

劈开轮的材料厚一般为4mm,一般采用一次冲裁制坯,在旋压机上用旋轮从材料厚度的二分之一处劈开后整形而成形。由于其加工工艺也比较简单,影响质量的因素也不多,最主要的是受毛坯本身的平面度影响。因此对冲裁的冲压模具要求较高

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