CN103522021B - 一种超高压屏蔽罩的旋压成形工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高压屏蔽罩的旋压成形工艺，采用计算机数字控制的旋压机，将板料一体化加工成超高压屏蔽罩，包括以下加工步骤：下料、初步旋压、车削内孔、拉深旋压、第一次翻边、修整、第二次翻边、抛光清洗。此工艺生产的超高压屏蔽罩，重量轻，厚度薄，材料利用率高；无需焊接加工，省却了焊接设备，只在一台旋压机上就可以完成全部加工，操作更为简便，并降低了加工成本；采用独特的内翻边弯曲旋压工艺，将工件的边缘包罩在工件内部，避免与外界环境直接接触，提高耐蚀性和使用寿命。

Description

一种超高压屏蔽罩的旋压成形工艺

技术领域

本发明涉及一种罩体零件的加工工艺，尤其涉及一种超高压屏蔽罩的旋压成形工艺。

背景技术

超高压输电可有效减少电能在电网输送过程中的损耗，通常把高于300kV的电压称为超高压。超高压屏蔽罩是保护高压电网中某些电力设备的重要部件。这些电力部件在工作中会出现放电现象，因此需要对其进行屏蔽保护。由于电力设备结构的不同，其外部的屏蔽罩也有相应不同的形状。因此，对于超高压屏蔽罩，既需要能够满足在超高压下的性能要求，又可以与其保护的电力设备的形状相匹配。超高压屏蔽罩一般采用铝或者铝合金制作，承受的工频耐压要求比较高，制造工艺比较严格，为满足其高压性能，对其内外表面的质量要求较高，不允许有毛刺出现，并要保证足够的粗糙度。

旋压技术是加工金属回转体的塑性成形方法，具有局部连续塑性变形的特征。具体方法是将平板毛坯或预先成形的毛坯固定到旋转的芯模上，用旋轮对毛坯施加压力，旋轮同时作轴向送进，经过一次或多次加工，得到各种薄壁空心回转体制品。普通旋压是指在旋压过程中，毛坯形状改变，直径增大或减小，而其厚度不变或发生少许变化的成形过程。拉深旋压是普通旋压的一种，是指由板料旋成筒形件或锥形件，以径向拉深为主体变形，使得毛坯的直径减小的成形过程。

《用数控旋压机床完成高压开关屏蔽罩的旋压成形》(机电技术，2011，34(5))提供了一种屏蔽罩的旋压工艺，但是其旋压的屏蔽罩形状较为简单，不需要旋压中较难实现的内翻边弯曲工艺。其毛坯安装定位时需要预先制出定位孔。其使用的旋压机为较为老式的仿形旋压机，需另加工出仿形的模板，加工效率低。

《高压开关屏蔽罩普旋成形工艺的研究》(锻压技术，2005，30(1))提供的旋压屏蔽罩与本发明中的屏蔽罩形状有较大的不同，其使用的卷边与外翻边工艺同样在旋压加工中比较容易实现，对于卷边有专门的卷边旋轮。其使用的旋压机为较为老式的仿形旋压机，需另加工出仿形的模板，加工效率低。

专利申请号为200410041741.0的《高压设备屏蔽产品的旋压工艺》，此专利写的工艺不清楚，但是其用到了变薄旋压工艺和焊接工艺，与本发明的普通旋压工艺不同。

对于本发明的此种类型的超高压屏蔽罩，屏蔽罩呈圆环状，截面呈C形，其外圈有一个较大的弯曲度的内缘。其常用的制造方法是两体式制造法，将此零件分为上下两部分，分别用冲压工艺或者旋压工艺制成，再将其焊接成一个整体。这种方法生产效率低，焊接处的性能较差，且浪费的材料多，生产成本高，准备周期长，且复杂型零件不易成形。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种新的旋压成形工艺，用于超高压屏蔽罩的生产，克服两体化加工工艺的缺陷，低成本高效率实现屏蔽罩的内翻边加工，提高材料的利用率，同时提高产品的质量。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种超高压屏蔽罩一体化旋压成形的新工艺。

为实现上述目的，本发明提供了一种超高压屏蔽罩的旋压成形工艺，采用计算机数字控制的旋压机，将板料一体化加工成超高压屏蔽罩，包括以下加工步骤：下料、初步旋压、车削内孔、拉深旋压、第一次翻边、修整、第二次翻边、抛光清洗。

优选地，所述板料是铝合金平板。

下料是指将板料切割成圆形毛坯。

初步旋压包括以下具体步骤：在所述旋压机上安装第一副模具，将所述毛坯由尾顶固定在所述旋压机上，在所述毛坯上涂上润滑剂，此时所述毛坯在主轴的带动下旋转，旋轮依照设定好的程序进给，进行初步旋压；主轴转速为600～1000r/min，所述旋轮进给率为4～10mm/r。

车削内孔包括以下具体步骤：所述初步旋压结束后不取下工件，利用换刀操作将所述旋轮换为车刀，工件随所述主轴旋转，所述车刀切削出工件的内孔，此时工件成喇叭形状；主轴转速为300～500r/min，所述车刀刀具材料为高速钢；取下工件，并卸下第一副模具。

拉深旋压包括以下具体步骤：在所述旋压机上安装第二副模具，将切好内孔的工件调转方向后装入所述第二副模具，在工件上涂上润滑剂，工件在主轴的带动下旋转，旋轮进行轴向的进给，进行拉深旋压，将工件的外缘向轴向延伸；主轴转速为600～1000r/min，旋轮进给率为4～10mm/r；拉深旋压完成后取下工件，并卸下第二副模具。

第一次翻边包括以下具体步骤：在所述旋压机上安装第三副模具，将拉深旋压后的工件调转方向后装入第三副模具，在工件上涂上润滑剂，工件在主轴的带动下旋转；主轴转速为400～600r/min，旋轮进行轴向和径向的进给，进行翻边操作，将工件的外边缘向内翻边，旋轮进给率为3～8mm/r。

修整包括以下具体步骤：翻边结束后不取下工件，此时利用换刀操作将旋轮换为车刀，工件随主轴旋转，车刀切削下翻边后工件边缘出现的皱折部分；主轴转速为300～500r/min，车刀刀具材料为高速钢。

第二次翻边包括以下具体步骤：工件不取下，所述旋压机上安装第四套模具，换旋轮后控制主轴转速和旋轮进给率，进行第二次翻边，从而达到产品形状和尺寸的要求；主轴转速为400～600r/min，旋轮进给率为3～8mm/r。

抛光清洗包括以下具体步骤：将旋压加工好的工件进行打磨抛光，用清洗液清洗，得到超高压屏蔽罩的成品。

在本发明的一个较佳实施例中，提供一种超高压屏蔽罩的一体式旋压成形工艺，取消焊接加工这一步骤，直接生产出一体式的产品。采用四副专用的旋压加工模具，经过200～250个道次的进给，每个道次加工路线各不相同，可以制成无焊缝一体式的超高压屏蔽罩。

本发明提供的超高压屏蔽罩旋压成形工艺具有以下有益效果：

1、采用旋压一体式成形工艺，产品无焊缝，内外表面质量好，外形美观，耐蚀性和使用寿命可以提高300%～500%。

2、用旋压工艺得到的超高压屏蔽罩，重量轻，厚度薄，材料利用率高，浪费少，可以大大降低成本。

3、无需焊接加工，省却了焊接设备，只在一台旋压机上就可以完成全部加工，操作更为简便，并降低了加工成本。

4、采用独特的内翻边弯曲旋压工艺，将工件的边缘包罩在工件内部，避免与外界环境直接接触，提高耐蚀性和使用寿命。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明旋压成形工艺的一个较佳实施例的工艺流程图；

图2是本发明旋压成形工艺所用的模具示意图。

具体实施方式

对于本发明中此种形状的超高压屏蔽罩，现在普遍采用两体式成形法，先用冲压工艺或者旋压工艺造出上下两部分工件，再将两部分焊接起来。其主要缺点是焊缝处的耐腐蚀性能差，在高压环境中易被放电击穿而失效，焊缝处的失效成为此类产品失效的最主要原因。此种两体式成形工艺加工存在模具配套多、加工周期长、复杂形状零件不易成形、成本高等缺陷。由于需要焊接，此种方法的产品要有更厚的壁厚，材料成本高。

本发明提供一种超高压屏蔽罩的旋压成形工艺，在室温下，采用计算机数字控制（CNC）旋压机进行旋压，在整个旋压过程中，工件的厚度保持不变。

其加工步骤如下：

1、下料：选用O态1060铝合金板料，厚度为3毫米，切割成直径为820毫米的圆形旋压毛坯。

2、初步旋压：在数控旋压机上安装如图2a所示的第一副模具，模具中间有内孔，卸料时可以充气使工件容易取下。尾顶轴向向前进给将旋压毛坯固定在第一副模具上，毛坯由专门定位装置定位，在毛坯上涂上润滑剂，润滑剂选用46号液压油。此时毛坯在主轴的带动下旋转，旋轮依照设定好的程序进给，进行第一步的旋压，经过3～5个道次，加工成如图1a所示形状。其中主轴转速为600～1000r/min，旋轮进给率为4～10mm/r。

3、车削内孔：第一步旋压结束后不取下工件，此时利用换刀操作将旋轮换为车刀，工件随主轴旋转，车刀切削出工件的内孔。工件停止旋转，尾顶向后进给，取下车削下来的底板。此时工件成喇叭形状，如图1b所示形状。之后取下工件，并卸下第一副模具。其中主轴转速为300～500r/min，刀具材料为高速钢。

4、拉深旋压：在数控旋压机上安装如图2b所示的第二副模具，第二副模具包括外模1、底模2、卡套3和转换接头4。其中转换接头4和底模2用紧固件连接，转化接头4上有连接孔可以将模具安装到旋压机上，底模2和外模1焊接在一起。卡套3上有连接孔可以连接到主轴上，卡套3和外模1配合以固定工件，卡套3、转换接头4、底模2中部都有内孔以进行定位。

将切好内孔的工件调转方向后装入第二副模具，在工件上涂上润滑剂，工件在主轴的带动下旋转，旋轮轴向进给，进行80～100个道次的拉深旋压，其中50～60个道次进行圆弧部分的旋压，20～30个道次进行直线部分的旋压，其进刀点在工件的中部，其余10～20个道次进行总体形状的修整，并且每道次旋轮返回时仍与工件接触，对工件表面进行一定的修整，提高旋压效率。从而将工件的外缘向轴向延伸，得到如图1c所示形状的工件。其中主轴转速为600～1000r/min，旋轮进给率为4～10mm/r。之后取下工件，并卸下第二副模具。

5、翻边：在数控旋压机上安装如图2c所示的第三副模具，将拉深旋压后的工件调转方向后装入第三副模具，第三副模具包括转换接头5，连接板6、内卡套7、外挡圈8、内模9、第一连接杆10，第二连接杆11，第三连接杆12，第四连接杆13和挡板14组成。转换接头5、连接板6和内卡套7间用紧固件连接，连接板6和外挡圈8用紧固件连接，第一连接杆10和第二连接杆11用紧固件连接，第三连接杆12套在第二连接杆11上，第二连接11和第四连接杆13用轴承连接。内模9和第三连接杆12间用两个轴承连接。第四连接杆13和挡板14焊接在一起以固定工件，内卡套7、转换接头5的中部都有内孔以进行定位。

在工件上涂上润滑剂，工件在主轴的带动下旋转，主轴转速为400～600r/min，旋轮进行轴向和径向的40～60个道次的进给，道次的进给量逐渐降低，且旋轮返回时不与工件接触，采用步进式旋压法进行翻边操作，其操作中间和结束时各有3～5个道次进行工件表面和形状的修整，旋轮进给率为3～8mm/r，将工件的外边缘向内翻转成如图1d所示的形状。

6、修整翻边后边缘部分：翻边结束后不取下工件，此时利用换刀操作将旋轮换为车刀，工件随主轴旋转后，车刀切削下翻边后工件边缘出现的皱折部分，使其满足尺寸要求。其中主轴转速为300～500r/min，刀具材料为高速钢。

7、第二次翻边：工件不取下，旋压机上安装如图2d所示的第四套模具，第四套模具包括转换接头5，连接板6、内卡套7、外挡圈8、内模15、第五连接杆16，转换接头5、连接板6和内卡套7间用紧固件连接，连接板6和外挡圈8用紧固件连接，第五连接杆16固定在主轴17上，内模15套在第五连接杆16上，内卡套7、转换接头5的中部都有内孔以进行定位。

换到专用旋轮后控制旋轮的进给，进行第二次翻边，经过60～80个道次的进给，开始的道次进给量较小，之后进给量增大，在最后道次时进给量减小修整工件，从而达到产品形状和尺寸的要求，如图1e所示形状。其中主轴转速为400～600r/min，旋轮进给率为3～8mm/r。

8、抛光清洗：将旋压加工好的零件用砂纸进行打磨抛光，卸下工件后，在水池里用清洗液清洗，得到超高压屏蔽罩的成品。

采用传统的两体式加工工艺获得的超高压屏蔽罩，焊缝处的失效是产品失效的最主要原因。本发明一体式的成形工艺首先解决了焊缝处的耐腐蚀性差的问题，此工艺生产出来的产品无焊缝，内外表面质量好，耐蚀性和使用寿命大大提高。其制造成本低，周期短，机械性能和高压性能更好，外形美观，提高了材料的利用率。此工艺成形的产品由于减少了焊接加工，使用旋压加工可以利用更薄的板材得到厚度更薄的产品，节约了成本。采用独特的内翻边弯曲旋压工艺，将工件的边缘一步步的旋压后，使其包罩在工件内部，避免与外界环境直接接触，进一步提高耐蚀性和使用寿命。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种超高压屏蔽罩的旋压成形工艺，其特征在于，采用计算机数字控制的旋压机，将板料一体化加工成超高压屏蔽罩，包括以下加工步骤：下料、初步旋压、车削内孔、拉深旋压、第一次翻边、修整、第二次翻边、抛光清洗；

其中，所述第一次翻边是将工件的外边缘向内翻边。

2.如权利要求1所述的一种超高压屏蔽罩的旋压成形工艺，其特征在于，所述板料是铝合金平板。

3.如权利要求1所述的一种超高压屏蔽罩的旋压成形工艺，其特征在于，其中所述下料是指将板料切割成圆形毛坯。

4.如权利要求1所述的一种超高压屏蔽罩的旋压成形工艺，其特征在于，所述初步旋压包括以下具体步骤：在所述旋压机上安装第一副模具，将所述毛坯由尾顶固定在所述旋压机上，在所述毛坯上涂上润滑剂，此时所述毛坯在主轴的带动下旋转，旋轮依照设定好的程序进给，进行初步旋压；主轴转速为600～1000r/min，所述旋轮进给率为4～10mm/r。

5.如权利要求1所述的一种超高压屏蔽罩的旋压成形工艺，其特征在于，所述车削内孔包括以下具体步骤：所述初步旋压结束后不取下工件，利用换刀操作将所述旋轮换为车刀，工件随所述主轴旋转，所述车刀切削出工件的内孔，此时工件成喇叭形状；主轴转速为300～500r/min，所述车刀刀具材料为高速钢；取下工件，并卸下第一副模具。

6.如权利要求1所述的一种超高压屏蔽罩的旋压成形工艺，其特征在于，所述拉深旋压包括以下具体步骤：在所述旋压机上安装第二副模具，将切好内孔的工件调转方向后装入所述第二副模具，在工件上涂上润滑剂，工件在主轴的带动下旋转，旋轮进行轴向的进给，进行拉深旋压，将工件的外缘向轴向延伸；主轴转速为600～1000r/min，旋轮进给率为4～10mm/r；拉深旋压完成后取下工件，并卸下第二副模具。

7.如权利要求1所述的一种超高压屏蔽罩的旋压成形工艺，其特征在于，其中所述第一次翻边包括以下具体步骤：在所述旋压机上安装第三副模具，将拉深旋压后的工件调转方向后装入第三副模具，在工件上涂上润滑剂，工件在主轴的带动下旋转；主轴转速为400～600r/min，旋轮进行轴向和径向的进给，进行翻边操作，将工件的外边缘向内翻边，旋轮进给率为3～8mm/r。

8.如权利要求1所述的一种超高压屏蔽罩的旋压成形工艺，其特征在于，其中所述修整包括以下具体步骤：翻边结束后不取下工件，此时利用换刀操作将旋轮换为车刀，工件随主轴旋转，车刀切削下翻边后工件边缘出现的皱折部分；主轴转速为300～500r/min，车刀刀具材料为高速钢。

9.如权利要求1所述的一种超高压屏蔽罩的旋压成形工艺，其特征在于，其中所述第二次翻边包括以下具体步骤：工件不取下，所述旋压机上安装第四套模具，换旋轮后控制主轴转速和旋轮进给率，进行第二次翻边，从而达到产品形状和尺寸的要求；主轴转速为400～600r/min，旋轮进给率为3～8mm/r。

10.如权利要求1所述的一种超高压屏蔽罩的旋压成形工艺，其特征在于，所述抛光清洗包括以下具体步骤：将旋压加工好的工件进行打磨抛光，用清洗液清洗，得到超高压屏蔽罩的成品。