CN105344830B - 一种用于筒形件旋压的套管模具及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种用于筒形件旋压的套管模具及其使用方法，套管模胎套装在所述基础模胎上并通过位于该基础模胎一端的外圆定位锥面上的三个定位面定位。梯形螺母套装在所述基础模胎另一端的螺纹段上，以对所述套管模胎轴向定位。本发明由基础模胎、梯形锁紧螺母、套管模胎组成的组合模具能够在基础模胎上组合装配使用不同外径的套管模胎，从而满足不同内径筒形件的强力旋压加工，以解决现有旋压模具应用范围窄、制作周期长、成本高的局限性。

Description

一种用于筒形件旋压的套管模具及其使用方法

技术领域

本发明涉及旋压制造行业，具体设计了一种可改变直径加工范围的组合旋压模具，用于成形不同直径规格的筒形件。

背景技术

强力旋压是一种广泛应用于金属薄壁筒形件的成熟工艺，具有精度高、效率高、节约原材料的显著优势。

旋压模具是筒形件强力旋压成形工艺中必不可少的关键工艺装备，其结构、尺寸、精度的合理性往往决定了筒形件的尺寸分布与成形精度，尤其是模具的外径尺寸与筒形件内径尺寸往往具有一一映射的关系，即一个尺寸的模具仅能够用于唯一一个内径尺寸的筒形件，具有很大的局限性；同时这一类模具通常尺寸笨重，要求硬度高、精度高、材料种类特殊、热处理难度大、材料用量大、加工风险高，多种因素导致了模具制造成本高昂。

目前在不同直径筒形件的强力旋压及其模具的制作方面主要使用了一一对应的方法，即针对一个直径的筒形件设计制作了一整套的旋压模具，多个直径的产品就需要制作多套旋压模具。

随着我国航天、航空技术产业的不断发展，预研型号产品规格多、任务急，而应用前景又具有不确定性，对于研制单位来说，旋压模具的制作周期长、风险大、成本高，一旦型号项目终止，造成了人力、物力、财力的极大浪费。

发明内容

为了解决现有旋压模具应用范围窄、制作周期长、成本高的局限性，本发明提出了一种用于筒形件旋压的套管模具及其使用方法。

本发明包括基础模胎、套管模胎和梯形螺母。其中：所述套管模胎套装在所述基础模胎上并通过位于该基础模胎一端的外圆定位锥面上的三个定位面定位。梯形螺母套装在所述基础模胎另一端的螺纹段上，以对所述套管模胎轴向定位。

所述的基础模胎的一端的端面为连接端。该基础模胎的外圆周表面为阶梯状，由工作段、外圆定位锥面和定位段组成。所述的外圆定位锥面为所述工作段与连接端之间的过渡段，该外圆定位锥面与基础模胎轴线之间的夹角为135°；在该外圆定位锥面的圆周上均布有三处套管模胎的安装止口，形成了套管模胎的三个定位面；该安装止口是将该处的外圆定位锥面加工成为平面形成的。所述基础模胎定位段的外圆表面为梯形螺母配合的螺纹面。

所述基础模胎的外圆柱工作面、外圆定位锥面与三个安装止口形成的三个定位面的同轴度、圆柱度与锥度形位公差等级为5级精度要求。

所述的套管模胎一端的端面有轴向凸出的与位于基础模胎上的三个安装止口配合的定位台。所述的套管模胎的内孔为阶梯孔：一端的内径与所述基础模胎上的三个安装止口处的外径最大，与所述的三个安装止口处的外径相同；另一端的内径最小，与所述基础模胎的外径相同；所述的套管模胎两端之间的孔径比所述基础模胎的外径大3～10mm。所述套管模胎的内孔中，与所述基础模胎上的最大孔径处的内表面与套管模胎两端之间的孔内表面之间以135°的斜面过渡，形成了套管模胎内圆锥定位面。

本发明提出的使用所述用于筒形件旋压的套管模具的具体过程是：

步骤1，在旋压机上安装基础模胎。

将基础模胎模胎端面的内安装止口与旋压机的外锥面止口配合，并在模胎端面使用连接螺钉连接，锁紧螺母锁紧，使旋压机主轴带动基础模胎同步旋转，传递扭矩。

步骤2，将套管模胎套装在基础模胎上。

套管模胎端面上的三个定位台分别插入基础模胎上的三个安装止口中以传递扭矩；套管模胎内圆锥定位面与基础模胎外圆锥定位面贴合，套管模胎的最小内径处与所述基础模胎的外径贴合，确保了套管模胎外圆柱面与基础模胎的轴线保持同轴。

步骤3，使用梯形螺母对套管模胎进行锁紧

安装梯形螺母于基础模胎的梯形外螺纹上，使梯形螺母与基础模胎上的梯形外螺纹啮合，直至锁紧。

至此，通过所述基础模胎和套管模胎扩大了旋压筒形件的内径。

本发明是一种由基础模胎、梯形锁紧螺母、套管模胎组成的组合模具能够在基础模胎上组合装配使用不同外径的套管模胎，从而满足不同内径筒形件的强力旋压加工，以解决现有旋压模具应用范围窄、制作周期长、成本高的局限性。

本发明将直径为m的基础模胎安装于旋压机主轴上，能够满足内径M的筒形件旋压；将另一直径为n的套管模胎套装于基础模胎上，通过基础模胎上的卡槽、套管模胎上的凸台、梯形螺母锁紧，使套管模胎能够径向传递扭矩并实现轴向锁止，从而改变了旋压模具的工作直径，满足内径为N的筒形件旋压；以此类推，通过安装不同直径的套管模胎，可以用于不同直径筒形件旋压的。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

在基础模具上安装套管模胎的方法能够改变原有模胎的工作直径，能够适用于另一直径筒形件的旋压。

使用不同直径的套管模胎能够用于不同直径筒形件的旋压，即使用一个基础模具，配合多个套管模胎，能够以用于多个直径筒形件的旋压加工。

使用套管模胎的方法相对于重新制作整体模具可以节省昂贵的原材料费用。

使用套管模胎的方法缩短了重新制作整体模具能够显著缩短模具制作周期。

使用套管模胎的方法减小模具的机械加工难度。

使用套管模胎降低了工装模具的热处理难度，避免了大型锻件在热处理过程中容易出现裂纹的风险。

附图说明：

图1为套管模具装配示意图。

图2为基础模胎结构示意图；其中，图2a是主视图，图2b是右视图，图2c是俯视图。

图3为套管模胎结构示意图；其中，图3a是主视图，图3b是左视图，图3c是俯视图。图中：

1.基础模胎；2.套管模胎；3.梯形螺母。

具体实施例：

实施例一

本实施例是一种用于筒形件旋压的套管模具。所述套管模具能够分别应用于内径为Φ150mm和内径Φ220mm筒形件的反旋加工。

本实施例包括基础模胎1、套管模胎2和梯形螺母3。其中：所述套管模胎2套装在所述基础模胎1上并通过位于该基础模胎一端的外圆定位锥面上的三个定位面定位。梯形螺母3套装在所述基础模胎另一端的螺纹段上，以对所述套管模胎2轴向定位。

所述的基础模胎1为中空回转体。该基础模胎的一端的端面为连接端，在该端面上均布有螺钉孔。

该基础模胎的外圆周表面为阶梯面，由工作段、外圆定位锥面和定位段组成。所述的外圆定位锥面为所述工作段与连接端之间的过渡段，该外圆定位锥面与基础模胎轴线之间的夹角为135°；在该外圆定位锥面的圆周上均布有三处套管模胎2的安装止口，形成了套管模胎的三个定位面；该安装止口是将该处的外圆定位锥面加工成为平面形成的。所述基础模胎定位段的外圆表面为梯形螺母3配合的螺纹面。

所述基础模胎的外圆柱工作面、外圆定位锥面与三个安装止口形成的三个定位面的同轴度、圆柱度与锥度形位公差等级为5级精度要求。

所述的套管模胎2一端的端面有轴向凸出的定位台，用于与位于基础模胎上的三个安装止口配合。所述的套管模胎2的内孔为阶梯孔：一端的内径最大，与所述基础模胎上的三个安装止口处的外径相同；另一端的内径最小，与所述基础模胎的外径相同；所述的套管模胎两端之间的孔径比所述基础模胎的外径大3～10mm。所述套管模胎的内孔中，最大孔径处的内表面与套管模胎两端之间的孔内表面之间以135°的斜面过渡，形成了套管模胎内圆锥定位面。

所述套管模胎与梯形螺母3配合一端的端面轴向长出所述基础模胎1的端面，当梯形螺母3套装在基础模胎上并对所述套管模胎实行轴向定位后，该梯形螺母与基础模胎之间无干涉。

所述梯形螺母3套装在基础模胎一端的螺纹段上。梯形螺母外轮廓的6个平面上分别有径向盲孔，用以插入钢棒旋转螺母进行锁紧。

本实施例中，基础模胎用于内径为Φ150的筒形件旋压。选用材料CrWMn，要求模胎工作段长度1600mm，淬火后硬度HRC50-55，硬度层深度不小于10mm。基础模胎外圆柱工作面、外圆定位锥面、模胎端面的内安装止口三个定位面的同轴度、圆柱度、锥度等形位公差等级5级精度要求；外圆柱工作面直径尺寸Φ150mm，加工后对其直径Φc进行实测，表面粗糙度不大于0.8，外圆锥面与模胎主轴成角135°；模胎外圆锥面直径Φ180mm处周向设计三个成120°均布的卡槽，周向长度60mm，轴向深度55mm，在模胎远离锥面一端外圆处设计梯形外螺纹Tr120，螺纹长度100mm。

套管模胎用于内径为Φ220的筒形件旋压。选用材料CrWMn，淬火后硬度HRC50-55，套管模胎总长1685mm。距套管模胎一端65mm处设计内圆锥面，内圆锥面与套管模胎主轴成角135°′，轴向长度20mm；套管模胎另一端内圆设计内圆柱定位面，定位面轴向长度60mm，内圆柱定位面直径Φc公差n6，内圆锥定位面、外圆柱工作面、远离内圆锥面一端的内圆柱定位面，三者形位公差精度等级5级要求，同轴度0.03，表面粗糙度0.8；套管模胎内圆锥端面周向设计三个成120°均布的凸台，凸台最小分度圆直径Φ185mm，凸台周向长度55mm，轴向长度45mm，套管模胎外圆工作面直径Φ220±0.03mm。

梯形螺母的内螺纹为Tr120。螺母材料为HRC35-40的调质钢，梯形螺母最大轮廓分度圆直径185mm，梯形螺母厚度40mm，梯形螺母外轮廓6个平面上设计6个径向盲孔Φ15mm，深20mm，用以插入钢棒旋转螺母进行锁紧。

套管模胎的安装与使用过程是：

步骤1，在旋压机上安装基础模胎。

将基础模胎模胎端面的内安装止口与旋压机的外锥面止口配合，并在模胎端面使用连接螺钉连接，锁紧螺母锁紧，使旋压机主轴带动基础模胎同步旋转，传递扭矩。

步骤2，将套管模胎套装在基础模胎上。

套管模胎端面上的三个定位台分别插入基础模胎上的三个安装止口中以传递扭矩；套管模胎内圆锥定位面与基础模胎外圆锥定位面贴合，套管模胎的最小内径处与所述基础模胎的外径贴合，确保了套管模胎外圆柱面与基础模胎的轴线保持同轴。

步骤3，使用梯形螺母对套管模胎进行锁紧

安装梯形螺母于基础模胎的梯形外螺纹上，使梯形螺母与基础模胎上的梯形外螺纹啮合，直至锁紧。

通过以上三个步骤实现将整个原先基础模具的直径改变为套管模胎的直径，扩大了旋压筒形件的内径。本实施例中，原先基础模具的直径为150mm，经使用套管模胎后，改变为套管模胎的直径220mm，能够用于内径为220mm的筒形件的旋压。

本发明还能够分别用于内径为Φ180mm和内径Φ280mm筒形件的反旋加工。通过匹配基础模胎和套管模胎的直径，即将整个原先基础模具的直径Φ180mm改变为套管模胎的直径Φ280mm，能够用于内径为Φ280mm筒形件的旋压。

使用套管模具加工不同内径的旋压筒形件，仅不同内径的筒形件模具成本减少70％，加工周期缩短为原来的20％。

Claims (4)

1.一种用于筒形件旋压的套管模具，其特征在于，包括基础模胎、套管模胎和梯形螺母；其中：所述套管模胎套装在所述基础模胎上并通过位于该基础模胎一端的外圆定位锥面上的三个定位面定位；梯形螺母套装在所述基础模胎另一端的螺纹段上，以对所述套管模胎轴向定位；

所述的基础模胎的一端的端面为连接端；该基础模胎的外圆周表面为阶梯状，由工作段、外圆定位锥面和定位段组成；所述的外圆定位锥面为所述工作段与连接端之间的过渡段，该外圆定位锥面与基础模胎轴线之间的夹角为135°；在该外圆定位锥面的圆周上均布有三处套管模胎的安装止口，形成了套管模胎的三个定位面。

2.如权利要求1所述用于筒形件旋压的套管模具，其特征在于，所述安装止口是将该处的外圆定位锥面加工成为平面形成的；所述基础模胎定位段的外圆表面为梯形螺母配合的螺纹面；

所述基础模胎的工作段、外圆定位锥面与三个安装止口形成的三个定位面的同轴度、圆柱度与锥度形位公差等级为5级精度要求。

3.如权利要求1所述用于筒形件旋压的套管模具，其特征在于，所述的套管模胎一端的端面有轴向凸出定位台，该定位台与位于基础模胎上的三个安装止口配合；所述套管模胎的内孔为阶梯孔：一端的内径最大，与所述的三个安装止口处的外径相同；另一端的内径最小，与所述基础模胎的外径相同；所述的套管模胎两端之间的孔径比所述基础模胎的外径大3～10mm；所述套管模胎的内孔中，所述基础模胎上的最大孔径处的内表面与套管模胎两端之间的孔内表面之间以135°的斜面过渡，形成了套管模胎内圆锥定位面。

4.一种使用权利要求1所述用于筒形件旋压的套管模具的方法，其特征在于，具体过程是：

步骤1，在旋压机上安装基础模胎；

将基础模胎模胎端面的内安装止口与旋压机的外锥面止口配合，并在模胎端面使用连接螺钉连接，锁紧螺母锁紧，使旋压机主轴带动基础模胎同步旋转，传递扭矩；

步骤2，将套管模胎套装在基础模胎上；

套管模胎端面上的三个定位台分别插入基础模胎上的三个安装止口中以传递扭矩；套管模胎内圆锥定位面与基础模胎外圆定位锥面贴合，套管模胎的最小内径处与所述基础模胎的外径贴合，确保了套管模胎外圆柱面与基础模胎的轴线保持同轴；

步骤3，使用梯形螺母对套管模胎进行锁紧；

安装梯形螺母于基础模胎的梯形外螺纹上，使梯形螺母与基础模胎上的梯形外螺纹啮合，直至锁紧；

至此，通过所述基础模胎和套管模胎扩大了旋压筒形件的内径。