CN102274884B

CN102274884B - 径向间隙可调的双层滚珠旋压装置

Info

Publication number: CN102274884B
Application number: CN 201110138311
Authority: CN
Inventors: 江树勇; 张艳秋; 郑玉峰; 易文林; 范红涛
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2031-05-26
Also published as: CN102274884A

Abstract

本发明提供的是一种径向间隙可调的双层滚珠旋压装置。包括旋压头和芯模；旋压头包括保持架、旋钮、滚珠、定模环、弹簧、支架及动模环；旋钮内表面与支架螺纹联接；保持架为两个分别与定模环、动模环间隙配合；滚珠为两排分别沿定模环与支架、动模环与支架组成的两个锲形槽均布一周；定模环与支架按过盈配合；动模环与支架是按间隙配合；支架上设置有注油口；芯模由芯轴、挡销、卸料环和芯轴内部弹簧及固定销组成。本发明提供了一种能够高精度、高效率、低成本和批量生产细长薄壁管形零件的径向间隙可调的双层滚珠旋压装置。可一次装卡而实现薄壁管件多道次大变形量旋压。

Description

径向间隙可调的双层滚珠旋压装置

技术领域

本发明涉及的是一种薄壁管零件精密制造装置，具体地说是一种可一次装卡而实现薄壁管件多道次大变形量旋压的径向间隙可调双层滚珠旋压装置。

背景技术

随着仪器仪表及生物医疗器械工业的发展，出现了一些等截面或变截面细长薄壁的回转体零件或毛坯，且有些零件的尺寸精度和表面质量要求还十分严格。对于这类零件的制造，无论是采用机械加工，还是采用冲模、拉伸模进行变薄拉深等方法都是较难实现的，甚至根本就不可能实现。普通的旋轮旋压方法虽然也能实现等截面或变截面长薄壁管旋压，但对于尺寸很小且精度要求高的精密零件就无能为力了。滚珠旋压是近十几年来出现的一种新的金属塑性加工工艺，旋压时，滚珠沿着工件周向均匀分布，力学载荷相对较为对称，能有效地防止变薄旋压过程中筒形件的失稳问题，有利于保证筒形件的内径精度。因此，滚珠旋压在制造细长薄壁管类零件时显出了自己独特的优势，目前已成为生产这类零件的先进制造工艺。滚珠旋压工艺固然好，但由于历史较短，目前出现的旋压装置却很少，且多数为径向间隙不可调的。而在实际应用中，受材料变形程度所限，多数零件都是需要在多道次下旋压才能达到最终的形状和尺寸的，这就需要多套装置，特别是对尺寸精度要求高的小尺寸零件来说，不仅会因为各套装置的制造误差导致零件尺寸精度的下降，还增加了工装的装卡次数和生产制造成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滚珠径向位置可调，且一次旋压能够完成较大变形的径向间隙可调的双层滚珠旋压装置。

本发明的目的是这样实现的：

包括旋压头和芯模；旋压头包括保持架、旋钮、滚珠、定模环、弹簧、支架及动模环；旋钮为两个，旋钮内表面与支架螺纹联接；保持架为两个分别与定模环、动模环间隙配合，可沿轴向相对滑动，且在旋压前进的方向一侧分别由弹簧将其向滚珠一侧压紧；滚珠为两排分别沿定模环与支架、动模环与支架组成的两个锲形槽均布一周；定模环与支架按过盈配合；动模环与支架是按间隙配合，两者可以进行相对滑动；支架上设置有注油口；芯模由芯轴、挡销、卸料环和芯轴内部弹簧及固定销组成，芯轴与卸料环间隙配合，芯轴内沿垂直于轴线的方向开一个台阶孔，挡销和芯轴内部弹簧安装在台阶孔内部，固定销堵在阶孔端头。

本发明还可以包括：

1、注油口处设置注油装置，注油装置由油嘴、球阀、油嘴弹簧和挡环组成；球阀与油嘴弹簧连在一起、随油嘴弹簧的伸缩沿油嘴的内孔壁移动；挡环与油嘴之间过盈配合。

2、旋钮上设置手柄。

3、旋钮的外锥面上有与支架外表面上的刻度线相对应的可读取滚珠的径向调节量的刻度线。

本发明提供了一种能够高精度、高效率、低成本和批量生产细长薄壁管形零件的径向间隙可调的双层滚珠旋压装置。该旋压装置的优点在于：

1.该径向间隙可调的双层滚珠旋压装置不需要专用的实验设备，只要在普通的车床上便可使用。

2.该装置通过调整滚珠与芯模之间的间隙，可以生产不同壁厚和不同直径的薄壁管才。

3.该装置只需通过一次装卡便可完成两个道次的旋压过程，这样既避免了由于更换工装造成的偏心问题，又可在一次旋压过程中实现较大的变形量，而且滚珠的径向位置可通过旋钮进行精确控制，因此提高了旋压工作效率，减少了工装套数，降低了工装设计和制造的成本，并可以保证零件的尺寸精度，非常适合成形尺寸精度高的细长薄壁管类零件。

4.另外，该装置还设置了注油装置，可以保证在整个旋压过程中管坯随时都能得到良好且均匀的润滑，这样可充分保证零件的表面光洁度。因此，采用该装置加工的管类零件尺寸精度高，表面光洁度好，成本低，效率高，可用于多种材料的成形。

附图说明

图1旋压装置结构图；

图2旋压头结构图；

图3注油装置结构图；

图4芯模结构图；

图5芯模内部结构图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述：

结合图1，置包括旋压头、注油装置和芯模三个部分。

同时结合图2，旋压头部分由手柄1、保持架2和12、旋钮3和13、滚珠6和10、定模环7、弹簧8和16、支架9及动模环11组成。手柄1为四个，用螺纹分别与旋钮3和13联接；旋钮3和13外侧面各开两个螺纹孔，用于拧入两个手柄，内表面分别与支架9用螺纹联接，旋钮3和13的外锥面上均刻有刻度线，与支架9外表面的刻度线相对应可读取滚珠的径向调节量；保持架2和12分别与模环7和11按间隙配合，可沿轴向相对滑动，且在旋压前进的方向一侧分别由弹簧8和16将其向滚珠6和10一侧压紧，以防止滚珠6和10的脱落；滚珠6和10分别沿定模环7与支架9、动模环11与支架9组成的两个锲形槽均布一周；定模环7与支架9按过盈配合；动模环11与支架9是按间隙配合的，两者可以进行相对滑动。

结合图3，注油装置由油嘴17、球阀18和弹簧19和挡环20组成。球阀18与弹簧19焊合在一起，可随弹簧的伸缩沿油嘴17的内孔壁移动；挡环20与油嘴17之间采用过盈配合，用于防止球阀18和弹簧19从孔内脱落；油嘴17的下端接头处为外螺纹，可与旋压头上支架9的螺纹孔进行螺纹联接。

结合图4和图5，芯模部分由芯轴4、挡销14、卸料环15和芯轴内部的弹簧21及固定销22组成，各部件间的详细结构关系如图5所示。芯轴4与卸料环15间采用间隙配合，卸料环15在卸料时可在芯轴4上滑动，其靠近坯料一端抵住管坯的一端，对管坯进行轴向约束，另一端抵住芯轴的台阶上，因此其在旋压过程中是不动的，卸料时通过击打靠近芯轴台阶的一端便可实现卸料。在芯轴内沿垂直于其轴线的的方向开一个台阶孔，内部装有挡销14和弹簧21，端头用固定销22堵住。其中，挡销14与台阶孔采用间隙配合，装料时可将挡销14压入孔内，待装好料后其小端部分便会在弹簧弹力的作用下露出芯轴表面，探入管坯上开设的定位孔内，对管坯进行周向约束；固定销与台阶孔采用过盈配合，以防止弹簧从孔内脱落。

本发明的使用分为三个阶段，即准备阶段、旋压阶段和卸料阶段。

准备阶段：首先用油枪通过油嘴17向旋压头内注入一定量的润滑油后，球阀18会在弹簧19的作用下将油嘴17关闭，润滑油可经旋压头内部的间隙注入到滚珠和管坯接触部位。然后搬动手柄1带动旋钮3和13旋转，使其分别沿支架9进行轴向进给。旋钮3的轴向进给可使其与定模环7组成的楔形槽间隙减小，推动滚珠6沿径向向轴心移动，同时由于滚珠6的移动，需要旋钮3和保持架2之间有更大的间隙来容纳滚珠探出保持架2的球冠部分弦长的增大，这样就迫使保持架2向右侧移动并使弹簧8压缩；而旋钮13的轴向进给则推动动模环11沿轴向向左移动，使其与旋钮13组成的楔形槽间隙减小，推动滚珠10沿径向向轴心移动，同时滚珠6的移动又使保持架12向右侧一动并使弹簧16压缩。据此，可按旋压工艺要求的第一旋压工步的两道次减薄量调整好滚珠的位置(滚珠6和10径向进给值可从旋钮3和13的刻度上读取)。然后，将旋压头安装在车床主轴的卡盘上。接下来，将装配好的芯模固定在车床尾顶上，再将开好孔的管坯5套在芯轴4上，使管坯5的右端抵在卸料环的左端面上，以约束其轴向位移。其安装管坯5时由于挡销14露出芯轴表面，要先将挡销14压入芯轴4，并调整管坯5的位置，使挡销14穿入其上的孔，这样可防止旋压过程中管坯5相对芯轴4发生转动。

旋压阶段：开动车床，使旋压头随着车床主轴做高速旋转运动，而芯模则带着管坯随着车床尾顶做轴向进给运动，这样便可实现旋压过程。当第一工步的旋压结束后，将芯模从旋压头中退出来，再按第一阶段的调整方法来进一步调整滚珠6和10的位置，按上述方法进行第二工步的旋压，依此类推，直至旋到所要求的零件尺寸。

卸料阶段：成形过程完成之后，将装有芯模和管坯6的尾顶从旋压头中退出来，先用工具将芯轴4上的挡销14压入芯轴内，再用工具沿轴向敲打卸料环14的右端，使其沿轴向向管坯5的装入端滑动，便可带动管坯5一起沿轴向滑动而实现卸料。

这样就完成了整个旋压成形过程。

本发明的一个应用实例为：成形铝合金薄壁管。薄壁管的尺寸参数为：内径为30mm，壁厚为1mm，长210mm。所用原始管坯的内径为30mm，壁厚为2.5mm，长度为120mm，有效旋压长度为100mm。旋时采用如图1所示的反旋方式成形。旋压前先在管坯起旋一端倒一个30°的倒角，目的是为了在旋压时滚珠容易咬入，并在旋压终端开一个直径为5mm的孔用于定位。零件通过三个道次旋压成形，每道次每层滚珠实施的减薄量为0.25mm，每个道次的总减薄量为0.5mm，三个道次的总减薄量为1.5mm，旋压完成后将旋压件终端未旋部分切掉。

Claims

1.一种径向间隙可调的双层滚珠旋压装置，包括旋压头和芯模；其特征是：旋压头包括保持架、旋钮、滚珠、定模环、弹簧、支架及动模环；旋钮为两个，旋钮内表面与支架螺纹联接；保持架为两个分别与定模环、动模环间隙配合，可沿轴向相对滑动，且在旋压前进的方向一侧分别由弹簧将其向滚珠一侧压紧；滚珠为两排分别沿定模环与支架、动模环与支架组成的两个锲形槽均布一周；定模环与支架按过盈配合；动模环与支架是按间隙配合，两者可以进行相对滑动；支架上设置有注油口；芯模由芯轴、挡销、卸料环和芯轴内部弹簧及固定销组成，芯轴与卸料环间隙配合，芯轴内沿垂直于轴线的方向开一个台阶孔，挡销和芯轴内部弹簧安装在台阶孔内部，固定销堵在台阶孔端头。

2.根据权利要求1所述的径向间隙可调的双层滚珠旋压装置，其特征是：注油口处设置注油装置，注油装置由油嘴、球阀、油嘴弹簧和挡环组成；球阀与油嘴弹簧连在一起、随油嘴弹簧的伸缩沿油嘴的内孔壁移动；挡环与油嘴之间过盈配合。

3.根据权利要求1或2所述的径向间隙可调的双层滚珠旋压装置，其特征是：旋钮上设置手柄。

4.根据权利要求1或2所述的径向间隙可调的双层滚珠旋压装置，其特征是：旋钮的外锥面上有与支架外表面上的刻度线相对应的可读取滚珠的径向调节量的刻度线。

5.根据权利要求3所述的径向间隙可调的双层滚珠旋压装置，其特征是：旋钮的外锥面上有与支架外表面上的刻度线相对应的可读取滚珠的径向调节量的刻度线。