CN107838262B - 一种非轴对称薄壁壳体零件的无模旋压成形方法 - Google Patents
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Abstract
一种非轴对称薄壁壳体零件的无模旋压成形方法,步骤为:将圆形板坯装夹到数控旋压机主轴与尾顶之间,圆形板坯、主轴及尾顶轴心重合;调整旋轮高度,使旋轮、圆形板坯、主轴及尾顶轴心处于同一水平面内,旋轮固定架与主轴呈45°夹角;按照旋轮路径轨迹方程编制数控加工程序,旋轮路径轨迹位于旋轮、圆形板坯、主轴及尾顶四者轴心共处水平面内;执行程序进行无模旋压成形,直到获得非轴对称成形件。本发明完全摒弃了仿型芯模的使用,仅通过现有旋压设备就可完成非轴对称薄壁壳体零件的旋压成形,特别是在产品预研试制阶段,产品批量小且参数更改频繁,此时能够大幅度降低零件加工成本,有效缩短零件制造周期,保证零件加工质量,提高零件加工效率。
Description
技术领域
本发明属于金属板材旋压成形技术领域,特别是涉及一种非轴对称薄壁壳体零件的无模旋压成形方法。
背景技术
在航空、航天、汽车等诸多工业领域内,非轴对称异形构件经常作为关键零部件被应用,由于非轴对称异形构件具有非对称结构和大轴向深度的特征,难以进行一体式加工。目前,非轴对称异形构件主要通过冲压方式先得到分体状态的半成品件,再通过焊接方式将分体状态的半成品件焊接成一个整体,但这种加工方式存在零件加工成本高、零件制造周期长以及零件加工质量低的缺点。
同时,除了上述加工方式外,一些非轴对称异形构件也会采用旋压成形方式进行加工,但必须要使用仿型芯模,并通过仿型芯模进行旋压,但旋压加工前需要不断地调试和修改芯模,不但导致加工成本居高不下,而且很容易延误制造周期。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种非轴对称薄壁壳体零件的无模旋压成形方法,完全摒弃了仿型芯模的使用,仅通过现有的旋压设备就可完成非轴对称薄壁壳体零件的旋压成形,特别是在产品预研试制阶段,产品批量小且参数更改频繁,此时能够大幅度降低零件加工成本,有效缩短零件制造周期,保证零件加工质量,提高零件加工效率。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种非轴对称薄壁壳体零件的无模旋压成形方法,包括如下步骤:
步骤一:选定一台数控旋压机,将圆形板坯装夹到数控旋压机的主轴与尾顶之间,保证圆形板坯、主轴及尾顶三者的轴向中心线相重合;
步骤二:调整数控旋压机的旋轮高度,使旋轮、圆形板坯、主轴及尾顶四者的轴向中心线处于同一水平面内,且旋轮的固定架与主轴的轴向中心线呈45°夹角;
步骤三:按照旋轮路径轨迹方程编制数控旋压机的加工程序,且旋轮路径轨迹位于旋轮、圆形板坯、主轴及尾顶四者轴向中心线共处的水平面内,旋轮路径轨迹方程为
其中,ri=(hi/tanα+hi/tanγ+2r0)/2,ei=(hi/tanα-hi/tanγ)/2,θi=60sti;
式中,Li为主轴旋转θi时旋轮与圆形板坯的接触点到主轴轴向中心线的径向距离,ei为主轴旋转θi时与主轴旋转未发生时圆形板坯上横截面圆的偏心距,ri为主轴旋转θi时圆形板坯上横截面圆的半径,θi为主轴的旋转角度,hi为主轴旋转θi时圆形板坯上已完成旋压成形部分的轴向高度,r0为非轴对称成形件的初始横截面圆半径,α为非轴对称成形件的纵截面左半锥角,γ为非轴对称成形件的纵截面右半锥角,s为主轴的旋转速度,ti为主轴旋转θi时所用的时间;
步骤四:启动数控旋压机,按照加工程序执行无模旋压成形过程,直到将圆形板坯加工成为非轴对称的成形件。
本发明的有益效果:
本发明与现有技术相比,完全摒弃了仿型芯模的使用,仅通过现有的旋压设备就可完成非轴对称薄壁壳体零件的旋压成形,特别是在产品预研试制阶段,产品批量小且参数更改频繁,此时能够大幅度降低零件加工成本,有效缩短零件制造周期,保证零件加工质量,提高零件加工效率。
附图说明
图1为圆形板坯装夹示意图;
图2为非轴对称成形件的轴向纵截面剖视图;
图3为非轴对称成形件的俯视图;
图4为非轴对称成形件的实物图;
图中,1—主轴,2—尾顶,3—圆形板坯,4—旋轮,5—成形件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
本实施例中,数控旋压机的型号为PS-CNCSXY-5,数控旋压机内置西门子数控系统,主轴1的转速设为60r/min;圆形板坯3的外径为240mm,圆形板坯3的板厚为1.2mm,圆形板坯3的材质为6061-O态铝合金;如图2~4所示,成形件5的最终形态为非轴对称锥台壳体,成形件5的锥台初始横截面圆半径为25mm,成形件5的锥台轴向深度为50mm,成形件5的锥台左半锥角为45°,成形件5的锥台右半锥角为30°。
一种非轴对称薄壁壳体零件的无模旋压成形方法,包括如下步骤:
步骤一:选定一台数控旋压机,将圆形板坯3按图1所示装夹到数控旋压机的主轴1与尾顶2之间,保证圆形板坯3、主轴1及尾顶2三者的轴向中心线相重合;
步骤二:调整数控旋压机的旋轮4高度,使旋轮4、圆形板坯3、主轴1及尾顶2四者的轴向中心线处于同一水平面内,且旋轮4的固定架与主轴1的轴向中心线呈45°夹角;
步骤三:按照旋轮路径轨迹方程编制数控旋压机的加工程序,且旋轮路径轨迹位于旋轮4、圆形板坯3、主轴1及尾顶2四者轴向中心线共处的水平面内,旋轮路径轨迹方程为
其中,ri=(hi/tanα+hi/tanγ+2r0)/2,ei=(hi/tanα-hi/tanγ)/2,θi=60sti;
式中,Li为主轴1旋转θi时旋轮4与圆形板坯3的接触点到主轴1轴向中心线的径向距离,ei为主轴1旋转θi时与主轴1旋转未发生时圆形板坯3上横截面圆的偏心距,ri为主轴1旋转θi时圆形板坯3上横截面圆的半径,θi为主轴1的旋转角度,hi为主轴1旋转θi时圆形板坯3上已完成旋压成形部分的轴向高度,r0为非轴对称成形件5的初始横截面圆半径,α为非轴对称成形件5的纵截面左半锥角,γ为非轴对称成形件5的纵截面右半锥角,s为主轴1的旋转速度,ti为主轴1旋转θi时所用的时间;
步骤四:启动数控旋压机,按照加工程序执行无模旋压成形过程,直到将圆形板坯3加工成为非轴对称的成形件5,经实测,成形件5的尺寸和形状精度均在0.05mm以内。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围,凡未脱离本发明所为的等效实施或变更,均包含于本案的专利范围中。
Claims (1)
1.一种非轴对称薄壁壳体零件的无模旋压成形方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤一:选定一台数控旋压机,将圆形板坯装夹到数控旋压机的主轴与尾顶之间,保证圆形板坯、主轴及尾顶三者的轴向中心线相重合;
步骤二:调整数控旋压机的旋轮高度,使旋轮、圆形板坯、主轴及尾顶四者的轴向中心线处于同一水平面内,且旋轮的固定架与主轴的轴向中心线呈45°夹角;
步骤三:按照旋轮路径轨迹方程编制数控旋压机的加工程序,且旋轮路径轨迹位于旋轮、圆形板坯、主轴及尾顶四者轴向中心线共处的水平面内,旋轮路径轨迹方程为
其中,ri=(hi/tanα+hi/tanγ+2r0)/2,ei=(hi/tanα-hi/tanγ)/2,θi=60sti;
式中,Li为主轴旋转θi时旋轮与圆形板坯的接触点到主轴轴向中心线的径向距离,ei为主轴旋转θi时与主轴旋转未发生时圆形板坯上横截面圆的偏心距,ri为主轴旋转θi时圆形板坯上横截面圆的半径,θi为主轴的旋转角度,hi为主轴旋转θi时圆形板坯上已完成旋压成形部分的轴向高度,r0为非轴对称成形件的初始横截面圆半径,α为非轴对称成形件的纵截面左半锥角,γ为非轴对称成形件的纵截面右半锥角,s为主轴的旋转速度,ti为主轴旋转θi时所用的时间;
步骤四:启动数控旋压机,按照加工程序执行无模旋压成形过程,直到将圆形板坯加工成为非轴对称的成形件。
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