CN104209699B - 一种汽车尾气再利用装置用法兰环成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汽车尾气再利用装置用法兰环成形方法，采用缩径旋压与缩口旋压相结合，将管坯直接成形出汽车尾气再利用装置用法兰环，提高了法兰环的表面质量和整体力学性能，同时提高了生产率和材料的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车尾气再利用装置用法兰环成形方法，属于材料加工领域。
背景技术
进入21世纪来，汽车工业的快速发展，给人们生活带来便利的同时也造成了巨大的能源消耗。研究表明，汽车燃料燃烧所释放的能量只有三分之一左右被有效利用，其余能量均散失或排放到大气中，造成极大的能源浪费，也对环境造成不利影响。因此，汽车废热的再循环使用，有利于实现汽车的节能减排。
本发明中的法兰环是汽车尾气再利用装置中零件，该法兰环的传统生产工艺为失蜡铸造后机加工成形。铸造工艺中固有的缺陷如气孔、缩松、裂纹等不易控制，在使用中容易生锈，而且铸件的力学性能较塑性成形件低，影响零件的使用寿命。同时，在铸造后仍需进行后续机加工工序，材料利用率较低，生产效率低。
发明内容
鉴于上述传统制造工艺上存在的一些缺陷，本发明提供了一种汽车尾气再利用装置用法兰环成形方法，采用缩径旋压与缩口旋压相结合，将管坯直接成形出汽车尾气再利用装置用法兰环，提高了法兰环的表面质量和整体力学性能，同时提高了生产率和材料的利用率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种汽车尾气再利用装置用法兰环成形方法，其特点是：采用缩径旋压与缩口旋压相结合，将管坯直接成形出汽车尾气再利用装置用法兰环，该成形方法包括如下步骤：
缩径旋压步骤：考虑到旋压的对称性和提高生产效率，采取一次缩径旋压成形两个零件。上芯模和下芯模压紧管坯并带动其旋转，旋轮沿径向进给。所述缩径旋压过程共分为两步：第一步采用球面旋轮，成形出带有球面预旋外缘的坯料；第二步采用与法兰环所设计的外轮廓尺寸一致的缩径旋轮，得到缩径旋压后的旋坯。
切断步骤：将缩径旋压后的旋坯从中间切断，得到两个缩口旋压旋坯。
缩口旋压步骤：所述缩口旋压模具主要包括缩口下模和内衬芯模。将缩口旋压的旋坯置于下模上，由内衬芯模和缩口下模带动缩口旋压旋坯旋转，所述缩口旋轮斜向上进给，完成旋坯直壁部分的翻边缩口。
整形步骤：所述整形旋轮沿轴向向下进给，将法兰环端部整平，得到最终的法兰环零件。
在所述缩径旋压中，所述上芯模和下芯模带有凹槽，用于固定管坯位置，防止管坯在旋轮进给的过程中发生径向偏移，保证缩径旋压过程的稳定性。
所述球面旋轮的作用是使管坯在缩径旋压之后壁厚分布更加均匀，避免圆角区域的过度减薄。
在所述缩径旋压过程中，由于管坯受到所述上芯模轴向压力和球面旋轮、缩径旋轮的径向压力的作用，其长度会略有缩短，而所述球面旋轮和缩径旋轮为浮动式旋轮，即在成形过程中可以自动调节与管坯之间的相对位置。
为了方便所述法兰环的脱模，所述缩口旋压的内衬芯模采用镶块式结构，所述镶块式结构由4个部分拼接而成。
所述缩口旋轮的进给方向与法兰环的外轮廓端部的倾角一致，所述缩口旋轮和内衬芯模之间的模具间隙与所述法兰环的设计壁厚相同。
所述旋压缩径过程中，所述上芯模对管坯施加的压力为12MPa。
所述缩径旋压过程和缩口旋压过程的芯模旋转速度为300rpm。
在所述缩径旋压过程和缩口旋压过程中，所述球面旋轮、缩径旋轮、缩口旋轮和整形旋轮的进给速度为0.5mm/s～1.2mm/s。
与传统的生产技术相比，本发明的有益效果及优点如下：
1、采用缩径旋压与缩口旋压相结合的旋压成形方法，避免了传统的失蜡铸造后机加工工艺中的气孔、缩松、裂纹等固有缺陷。同时，旋压成形工艺能够保证法兰环零件的成形精度和表面质量，提高了成品率。
2、初始坯料为管坯，下料时只需根据法兰环零件所需尺寸切取，在成形之后无需后续机加工，材料利用率高。
3、将旋压工艺应用于汽车尾气再利用装置用法兰环零件的生产，与传统的失蜡铸造和切削加工成形工艺相比，具有节能减排的作用。因此，本发明的成形方法具有很好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的缩径旋压过程示意图；
图2是本发明的缩口旋压和整形过程示意图；
图3是本发明的法兰环在成形过程中所得零件示意图；
图4为内衬芯模的结构示意图；图5为上芯模、下芯模的结构示意图。
图1～图3中标号为：1管坯，2带球面外缘坯料，3缩径后坯料，4缩口旋压旋坯，5法兰环零件，6球面旋轮，7缩径旋轮，8缩口旋轮，9整形旋轮，10上芯模，11下芯模，12缩口下模，13内衬芯模，14凹槽。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
参见图1～图3，一种汽车尾气再利用装置用法兰环成形方法，采用缩径旋压与缩口旋压相结合，将管坯直接成形出汽车尾气再利用装置用法兰环，该成形方法包括如下步骤：
缩径旋压步骤：考虑到旋压的对称性和提高生产效率，采取一次缩径旋压成形两个零件。缩径旋压过程共分为两道次，图2所示为两道次旋压缩径过程示意图。初始管坯的外径为114mm，壁厚为5mm，高度为60mm。上芯模10和下芯模11压紧管坯1并带动其旋转，旋轮沿径向进给。图1左侧为第1道次预缩径旋压过程，采用球面旋轮6，其断面的圆弧半径为13mm。在预旋之后管坯的内壁与上芯模10、下芯模11贴合，得到带有球面预旋外缘的坯料2，管坯中间处的圆弧半径为13mm，内径为83.8mm。图1右侧为第2道次预缩径旋压过程，采用与法兰环所设计的外轮廓尺寸一致的缩径旋轮7，得到缩径旋压后的旋坯3。旋坯3整体壁厚分布均匀，大部分区域的壁厚为4.5mm左右。直壁部分由于受到芯模的约束作用，壁厚变化较小。而在成形过程中，管坯1受到上芯模6的轴向压力和球面旋轮6、缩径旋轮7的径向压力作用，其长度会略有缩短，减小至57.3±0.3mm。
切断步骤：将缩径旋压后的旋坯3从中间切断，得到两个缩口旋压旋坯4。
缩口旋压步骤：图2的左侧所示为旋压缩口过程示意图，缩口旋压模具主要包括缩口下模12和内衬芯模13。将缩口旋压的旋坯4置于缩口下模12上，由内衬芯模13和下模12带动缩口旋压旋坯4旋转。缩口旋轮8斜向上进给，其进给方向与法兰环5的外轮廓端部的倾角一致，在实施例中为20°。缩口旋轮8和内衬芯模13之间的模具间隙与所述法兰环5的设计壁厚相同，实施例中的法兰环零件端部的壁厚为4mm。在缩口旋压步骤之后，即可完成旋坯4直壁部分的翻边缩口。
整形步骤：图2的右侧所示为旋压缩口过程示意图，整形旋轮9沿轴向向下进给，将法兰环端部整平，得到最终的法兰环零件5，法兰环高度为23mm，下部直壁部分的外径为92.8mm，壁厚为4.5mm。
在缩径旋压中，上芯模10和下芯模11带有凹槽14，用于固定管坯位置，防止管坯在旋轮进给的过程中发生径向偏移，保证缩径旋压过程的稳定性。球面旋轮6的作用是使管坯在缩径旋压之后壁厚分布更加均匀，避免圆角区域的过度减薄。球面旋轮和缩径旋轮为浮动式旋轮，即在成形过程中可以自动调节与管坯之间的相对位置。
在整形之后，为了方便法兰环零件5脱模，内衬芯模13采用便于拆装的镶块式结构。如图4所示，所述镶块式结构由4个部分拼接而成。
旋压缩径过程中，上芯模10对管坯1施加的压力为12MPa。
缩径旋压过程和缩口旋压过程的芯模旋转速度为300rpm。
在成形过程中，球面旋轮6、缩径旋轮7、缩口旋轮8和整形旋轮9的进给速度为0.5mm/s～1.2mm/s。其中，球面旋轮6的进给速度为1.2mm/s，缩径旋轮7的进给速度为0.5mm/s，缩口旋轮8的进给速度为0.5mm/s，整形旋轮9的进给速度为0.8mm/s。
本发明采用合适的实施例在上文中予以说明，但本发明的内容不仅仅局限于实施例中的工艺参数和整体结构。因此，只要符合本发明权利所涵盖的范围均在保护范围之内。
Claims (8)
1.一种汽车尾气再利用装置用法兰环成形方法，其特征是：采用缩径旋压与缩口旋压相结合，将管坯直接成形出汽车尾气再利用装置用法兰环，该成形方法包括如下步骤：
缩径旋压步骤：采取一次缩径旋压成形两个零件；上芯模(10)和下芯模(11)压紧管坯(1)并带动其旋转，旋轮沿径向进给；所述缩径旋压过程共分为两步：第一步采用球面旋轮(6)，成形出带有球面预旋外缘的坯料(2)；第二步采用与法兰环所设计的外轮廓尺寸一致的缩径旋轮(7)，得到缩径旋压后的旋坯(3)；
切断步骤：将缩径旋压后的旋坯 (3)从中间切断，得到两个缩口旋压旋坯(4)；
缩口旋压步骤：缩口旋压模具包括缩口下模(12)和内衬芯模(13)；将缩口旋压的旋坯(4)置于缩口下模(12)上，由内衬芯模(13)和缩口下模(12)带动缩口旋压旋坯(4)旋转，缩口旋轮(8)斜向上进给，完成旋坯直壁部分的翻边缩口；
整形步骤：整形旋轮(9)沿轴向向下进给，将法兰环端部整平，得到成品法兰环零件(5)。
2.根据权利要求1所述的一种汽车尾气再利用装置用法兰环成形方法，其特征是：所述缩口旋轮(8)的进给方向与法兰环(5)的外轮廓端部的倾角一致，所述缩口旋轮(8)和内衬芯模(13)之间的模具间隙与所述法兰环(5)的设计壁厚相同。
3.根据权利要求1所述的一种汽车尾气再利用装置用法兰环成形方法，其特征是：所述缩径旋压过程中，所述上芯模(10)对管坯(1)施加的压力为12MPa。
4.根据权利要求1所述的一种汽车尾气再利用装置用法兰环成形方法，其特征是：所述缩径旋压过程和缩口旋压过程的芯模旋转速度为300rpm。
5.根据权利要求1所述的一种汽车尾气再利用装置用法兰环成形方法，其特征是：在所述缩径旋压过程和缩口旋压过程中，所述球面旋轮(6)、缩径旋轮(7)、缩口旋轮(8)和整形旋轮(9)的进给速度为0.5mm/s～1.2mm/s。
6.根据权利要求1所述的一种汽车尾气再利用装置用法兰环成形方法，其特征是：所述球面旋轮(6)和缩径旋轮(7)为浮动式旋轮，在成形过程中可以自动调节与管坯(1)之间的相对位置。
7.根据权利要求1所述的一种汽车尾气再利用装置用法兰环成形方法，其特征是：所述缩口旋压的内衬芯模(13)采用镶块式结构，所述镶块式结构由4个部分拼接而成。
8.根据权利要求1所述的一种汽车尾气再利用装置用法兰环成形方法，其特征是：在所述缩径旋压中，所述上芯模(10)和下芯模(11)带有凹槽(14)，用于固定管坯位置。
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