CN115582477B - 一种弧形圆环件旋压设备及旋压工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于旋压设备技术领域，涉及一种弧形圆环件旋压设备及旋压工艺方法，旋压设备包括相互配合的凹模和凸模，凸模长度方向的截面为腰鼓状，凸模的长度方向加工凸弧型面，凸模长度方向的两端转动安装在支撑机构上，凸模长度方向的一端与驱动机构的输出轴固定连接，由驱动机构带动凸模旋转。凹模为长度与凸模相配合的柱状体，凹模的长度方向加工与凸模的凸弧型面相配合的凹弧型面，凹模长度方向的两端转动安装在升降机构上，升降机构位于凸模的上方。缓慢下压凹模并将工件毛坯压紧，凸模转动并通过摩擦力带动工件毛坯和凹模旋转，使工件毛坯的圆锥筒体产生连续的局部塑形变形而成型。本发明效率高，成本低，加工的弧形圆环件的型线美观。

Description

一种弧形圆环件旋压设备及旋压工艺方法

技术领域

本发明涉及一种弧形圆环件旋压设备及旋压工艺方法，属于旋压设备及应用技术领域。

背景技术

在变压器的生产制造过程中，经常需要加工制作弧形圆环件。比如，变压器油箱的压弧盒壁和通风机叶轮前盘、集流器弧段，均为钢板弧型圆环结构。

如图1所示，是一种常见的弧形圆环件的结构示意图。为了保证配合尺寸，对弧形圆环件的R弧型线和大小口尺寸均有严格要求。以往采用整体热压成型工艺加工弧形圆环件，将工件毛坯加热至900℃左右，放置到整体模具上压制成型，该方法需要按弧形圆环件的工件尺寸制作整体压模模具，如果工件的直径大，则制作的压模模具尺寸就很大，需先铸造压模模具毛坯，然后车削加工至要求的尺寸。这导致该工艺的压模模具制作周期长、费用高、压模模具存放占地面积大。因此，整体热压成型工艺不适合于批量小、规格多、制作工期短的弧形圆环件的生产。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种弧形圆环件旋压设备及旋压工艺方法，本发明所采用的技术方案为：

一种弧形圆环件旋压设备，包括相互配合的凹模和凸模，所述的凸模长度方向的截面为腰鼓状，凸模的长度方向加工凸弧型面，凸模长度方向的两端转动安装在支撑机构上，凸模长度方向的一端与驱动机构的输出轴固定连接，由驱动机构带动凸模旋转。所述的凹模为长度大于凸模的柱状体，凹模的长度方向加工与凸模的凸弧型面相配合的凹弧型面，凹模长度方向的两端转动安装在升降机构上，升降机构位于凸模的上方，凹模位于凸模铅垂面的上方。在凹模两侧的工件毛坯两端面分别对称设置一对轴向定位滚轮装置用于对工件毛坯进行轴向定位，并强制工件毛坯按圆锥体滚动轨迹进行运动。在凹模两侧工件毛坯锥面中部对称设置一对径向定位滚轮装置用于对工件毛坯进行径向定位并限制其运动轨迹。通过设置四个轴向定位滚轮装置和两个径向定位滚轮装置，使工件毛坯在旋压过程中保持初始位置状态滚动。

一种弧形圆环件旋压工艺方法，应用前述的弧形圆环件旋压设备，包括以下步骤：

步骤1、设计弧型圆环件的工件毛坯，工件毛坯外型为圆锥筒；

步骤2、使用该旋压设备时，依据工件毛坯的形状确定凹模和凸模在辊轴上的位置，并通过模具组件轴向调位装置调节并固定凹模和凸模，凹模和凸模的基准线必须对齐。

步骤3、将工件毛坯穿装于凹模上，使工件毛坯底部母线置于凸模上，缓慢下压凹模，调整工件毛坯的角度，使工件毛坯底部与凹模和凸模接触的母线处于水平位置，并将工件毛坯压紧；

步骤4、将径向定位滚轮装置靠装于工件毛坯外表面，使其凸面滚轮组靠在毛坯母线的中心位置，并保证滚轮轴与毛坯接触处母线平行，使工件毛坯的滚动顺畅带动滚轮的旋转，通过调节移动滚轮架伸缩位置来调节工件毛坯的位置，使工件毛坯处于压型中间位置并强制其按圆锥的滚动轨迹进行运动。

步骤5、将轴向定位滚轮装置靠装于工件毛坯的两端面，使凹面滚轮组紧靠工件毛坯边沿，并使两端面对应的凹面滚轮组在工件毛坯的同一条母线位置，通过调节滚轮架角度使其轮轴与工件端面转动轴线垂直，使工件毛坯的滚动顺畅带动凹面滚轮组的转动。从而使工件毛坯在旋压过程中保持初始位置状态并强制其按圆锥体的滚动轨迹进行运动。

步骤6、凸模转动并通过摩擦力带动工件毛坯和凹模旋转，持续旋压工件毛坯的圆锥面的母线，工件毛坯每旋转一圈凹模下压1～2mm，使工件毛坯的圆锥筒体产生连续的局部塑形变形而成型。

四个轴向定位滚轮装置设置在工件毛坯圆锥筒的大小端面的边沿处，同侧对应圆锥筒的母线，从而强制限位圆锥筒按圆锥的滚动轨迹进行运动，保证圆锥筒两端同步旋转一圈。

本发明提供了一种弧形圆环件旋压设备及旋压工艺，具备以下有益效果：

(1)本发明应用旋压成型工艺制作的弧形圆环件，直接改变了原来的整体热压工艺，直接取消了弧形圆环件必须利用压型模具制作和加热后成型的工艺。该技术效率高，成本低，经济环保，能耗只有不到原来的5％，大大节约了成本和能耗。

(2)本发明加工的弧形圆环件的型线美观，生产周期短，符合设计要求和质量标准，可大大提高弧形圆环件的制作效率，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为一种常见的弧形圆环件的结构示意图；

图2为本发明实施例的凹模和凸模的装配示意图；

图3为本发明实施例的龙门架和底座的装配示意图；

图4为本发明实施例的驱动机构及轴向定位滚轮装置和径向定位滚轮装置的装配示意图；

图5为本发明实施例的模具组件的正视图；

图6为本发明实施例的模具组件的左视图；

图7为本发明实施例的模具组件轴向中间位置的剖视图；

图8为本发明实施例的模具组件的装配示意图；

图9为本发明实施例的左右旋螺套的结构示意图；

图10为本发明实施例的调节螺母的剖视图；

图11为本发明实施例的第一轴承组的结构示意图；

图12为本发明实施例的第一轴承组的剖视图；

图12-1为本发明实施例的轴套结构示意图

图13为本发明实施例的联轴器组的剖视图；

图14为本发明实施例的龙门架的结构示意图；

图15为本发明实施例的底座的正视图；

图16为本发明实施例的底座的俯视图；

图17为本发明实施例的凹模转轴的结构示意图；

图18为本发明实施例的凸模转轴的结构示意图；

图19为本发明实施例的导向支架的剖视图；

图20为本发明实施例的导向支架的俯视图；

图21为本发明实施例的导向法兰的结构示意图；

图22为本发明实施例的连接套的结构示意图；

图23为本发明实施例的轴向定位滚轮装置的结构示意图；

图24为本发明实施例的导向座的正向剖视图；

图25为本发明实施例的导向座的左视图；

图26为本发明实施例的移动轴座的正向剖视图；

图27为本发明实施例的移动轴座的左视图；

图28为本发明实施例的凹面滚轮组的正向剖视图；

图29为本发明实施例的凹面滚轮组的左视图；

图30为本发明实施例的径向定位滚轮装置的正向剖视图；

图31为本发明实施例的径向定位滚轮装置的左剖视图；

图32为本发明实施例的移动滚轮架的正向剖视图；

图33为本发明实施例的移动滚轮架的左视图；

图34为本发明实施例的凸面滚轮组结构示意图；

图35为本发明实施例的连接座的结构示意图；

图36为本发明实施例的图35连接座的A向视图；

图37为本发明实施例的毛坯成型分析图。

图中：1.减速机；2.减速机侧皮带轮；3.V型传动带；4.电动机；5.联轴器组；6.第一轴承组；7.导向支架；8.导向法兰；9.连接套；10.液压缸；11.凹模；12.凹模转轴；13.龙门架；14.轴向定位滚轮装置；15.径向定位滚轮装置；16.连接座；17.底座；18.凸模转轴；19.凸模；20.第一模具组件轴向调位装置；21.六角头螺栓；22.平垫圈，23.工件毛坯；

5-1.平键Ⅰ；5-2.减速机侧联轴器；5-3.螺母；5-4.垫圈；5-5.柱销；5-6.挡圈；5-7.弹性圈；5-8.旋压机侧联轴器；5-9.紧定螺钉；6-1.第一轴承座；6-2.内六角圆柱头螺钉；6-3.轴承压盖Ⅰ；6-4.轴套；6-5.单向推力轴承；6-6.四列圆柱滚子轴承；6-7.轴承压盖Ⅱ；6-8.压注油杯；6-9.通孔Ⅰ；7-1.螺孔Ⅰ；7-2.外四方体；7-3.通孔Ⅱ；8-1.内四方孔；8-2.通孔Ⅲ；9-1.内连接螺纹；9-2.通孔Ⅳ；11-1.凹模内孔、11-2.凹模键槽、11-3.工件毛坯定位段、11-4.凹弧型面；11-5.凹模顶紧螺孔；12-1.第一轴承组安装段；12-2.模具安装段；12-3.平键Ⅱ；12-4.圆螺母Ⅰ；12-5.拓展模具段；12-6.平键Ⅲ；12-7.轴套限位台；13-1.支腿；13-2.上横梁；13-3.加强筋；13-4.螺孔Ⅱ；14-1.导向座；14-2.手轮；14-3.紧固螺母；14-4.盖形螺母；14-5.平键Ⅳ；14-6.后盖；14-7.挡环；14-8.联结螺栓；14-9.移动轴座；14-10.调节紧固螺栓；14-11.滚轮架；14-12.销轴；14-13.定位螺栓；14-14.凹面滚轮组；14-15.开口销；14-16.螺杆；15-1.移动滚轮架；15-2.凸面滚轮组；16-1.T型槽；16-2.通孔Ⅴ；17-1.下垫板；17-2.上平板；17-3.内骨架；17-4.焊接底板；18-1.联轴器安装段；18-2.平键Ⅴ；18-3.过渡段；19-1.凸模内孔；19-2.凸模键槽；19-3.凸弧型面；19-4.凸模顶紧螺孔；20-1.左右旋螺套；20-2.调节螺母；

6-4-1.单向推力轴承安装段；6-4-2.四列圆柱滚子轴承安装段；6-4-3.内孔；6-4-4.定位面；14-1-1.螺钉孔；14-1-2.方孔；14-1-3.长槽；14-9-1.螺纹孔Ⅰ；14-9-2.平面；14-9-3.圆弧槽；14-9-4.定位螺孔；14-9-5.方轴段；14-14-1.滚珠保持架；14-14-2.滚珠；14-14-3.凹面滚轮；15-1-1.螺纹孔Ⅱ；15-1-2.方轴段；15-1-3.安装槽；15-2-1.螺钉；15-2-2.螺母；15-2-3.螺杆轴；15-2-4.轴套；15-2-5.轴承压盖；15-2-6.角接触球轴承；15-2-7.凸弧滚轮；17-2-1.螺孔Ⅲ；20-1-1.旋螺套外螺纹；20-1-2.旋螺套键槽；20-1-3.旋螺套轴孔；20-2-1.右旋内螺纹；20-2-2.六方凸台；20-2-3.左旋内螺纹。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图2所示，为本发明实施例的凹模和凸模的装配示意图；如图3所示，为本发明实施例的龙门架和底座的装配示意图；如图4所示，为本发明实施例的驱动机构及轴向定位滚轮装置和径向定位滚轮装置的装配示意图。一种弧形圆环件旋压设备，包括相互配合的凹模11和凸模19，凹模11和凸模19组成了旋压设备的模具组件。凸模19长度方向的一端与驱动机构的输出轴固定连接，所述的驱动机构包括：减速机1、减速机侧皮带轮2、V型传动带3、电动机4和联轴器组5，V型传动带3套装在减速机侧皮带轮2和电动机侧皮带轮上，电动机4通过电动机侧皮带轮和V型传动带3与减速机1的减速机侧皮带轮2摩擦转动连接，电动机4通过电动机侧皮带轮和V型传动带3连接并驱动减速机侧皮带轮2转动，减速机侧皮带轮2连接并驱动减速机1的输出轴转动，减速机1的输出轴固定连接联轴器组5，联轴器组5固定连接凸模19的一端。旋压设备的驱动机构的工作原理：电动机4主要是提供动力的来源，电动机4通过电动机侧皮带轮、V型传动带3和减速机侧皮带轮2带动减速机1转动，减速机1主要是通过齿轮改变转速，减速机1通过联轴器组5带动凸模19低速旋转。第一模具组件轴向调位装置20和第一轴承组6组成凸模19的支撑机构，凸模19通过凸模转轴18和第一模具组件轴向调位装置20转动安装在第一轴承组6上。第二模具组件轴向调位装置、第二轴承组、导向支架7和液压缸10组成凹模11的升降机构，凹模11通过凹模转轴12和第二模具组件轴向调位装置转动安装在第二轴承组上，第二轴承组通过导向支架7和连接套9固定安装在液压缸10的活塞杆上，液压缸10用螺栓通过螺孔Ⅱ13-4固定安装在龙门架13上，龙门架13和底座17焊接成为一体，底座17放置在地面上，减速机1、电动机4和第一轴承组6以及连接座16固定安装在底座17上，轴向定位滚轮装置14和径向定位滚轮装置15通过六角头螺栓和平垫圈固定安装在连接座16上。

如图5所示，为本发明实施例的模具组件的正视图；如图6所示，为本发明实施例的模具组件的左视图；如图7所示，为本发明实施例的模具组件轴向中间位置的剖视图。所述凸模19的长度方向加工凸弧型面19-3，凸模19的长度方向的中心位置开设贯通的凸模内孔19-1，凸模内孔19-1的侧壁上开设长度方向的凸模键槽19-2，在凸模19的长度方向侧壁的中间位置开设直径方向的凸模顶紧螺孔19-4，凸模顶紧螺孔19-4和凸模内孔19-1贯通，凸模转轴18的尺寸和形状与凸模内孔19-1和凸模键槽19-2相配合，凸模转轴18插入凸模内孔19-1和凸模键槽19-2中，并且在使用时用顶紧螺钉拧入凸模顶紧螺孔19-4中将凸模转轴18与凸模19固定牢固。所述凹模11的长度方向加工凹弧型面11-4，凹弧型面11-4的两端加工设置工件毛坯定位段11-3，工件毛坯定位段11-3的尺寸和形状与工件毛坯23相配合，凹模11的长度方向的中心位置开设贯通的凹模内孔11-1，凹模内孔11-1的侧壁上开设长度方向的凹模键槽11-2，凹模11的长度方向侧壁的中间位置开设直径方向的凹模顶紧螺孔11-5，凹模顶紧螺孔11-5和凹模内孔11-1贯通，凹模转轴12的尺寸和形状与凹模内孔11-1和凹模键槽11-2相配合，凹模转轴12插入凹模内孔11-1和凹模键槽11-2中，并且在使用时用顶紧螺钉拧入凹模顶紧螺孔11-5中将凹模转轴12与凹模11固定牢固。旋压作业时，凸模转轴18作为主动轴，凹模转轴12作为从动轴。

如图8所示，为本发明实施例的模具组件的装配示意图。凸模转轴18的两端分别通过第一模具组件轴向调位装置20转动安装到第一轴承组6中，凹模转轴12的两端分别通过第二模具组件轴向调位装置转动安装到第二轴承组中，第一模具组件轴向调位装置20与第二模具组件轴向调位装置结构相同，第一轴承组6与第二轴承组结构相同。所述的第一模具组件轴向调位装置20包括调节螺母20-2，在调节螺母20-2的两端对称螺纹配合安装左右旋螺套20-1。如图9所示，为本发明实施例的左右旋螺套的结构示意图。左右旋螺套20-1的中心位置开设旋螺套轴孔20-1-3，旋螺套轴孔20-1-3的侧壁上开设旋螺套键槽20-1-2，左右旋螺套20-1的外周开设旋螺套外螺纹20-1-1。旋螺套轴孔20-1-3和旋螺套键槽20-1-2的尺寸和大小与凸模转轴18相配合，凸模转轴18的两端插入旋螺套轴孔20-1-3和旋螺套键槽20-1-2中。如图10所示，为本发明实施例的调节螺母的剖视图。调节螺母20-2的外周加工设置六方凸台20-2-2，通过六方凸台20-2-2可以方便地拧动调节螺母20-2；调节螺母20-2的内孔两端分别加工设置右旋内螺纹20-2-1和左旋内螺纹20-2-3，右旋内螺纹20-2-1和左旋内螺纹20-2-3分别与左右旋螺套20-1配合组装在一起，转动调节螺母20-2即可使左右旋螺套20-1产生轴向伸缩，从而实现对模具组件的轴向位置调节和固定。

如图11所示，为本发明实施例的第一轴承组的结构示意图；如图12所示，为本发明实施例的第一轴承组的剖视图。所述第一轴承组6包括：第一轴承座6-1、内六角圆柱头螺钉6-2、轴承压盖Ⅰ6-3、轴套6-4、单向推力轴承6-5、四列圆柱滚子轴承6-6、轴承压盖Ⅱ6-7、压注油杯6-8，第一轴承组6的下端部开设通孔Ⅰ6-9，利用螺栓通过通孔Ⅰ6-9将第一轴承组6固定安装在底座17上，第一轴承组6用于转动支撑凸模转轴18。第二轴承组与第一轴承组6结构相同，第二轴承组用于转动支撑凹模转轴12，安装时第二轴承组的通孔位于上部，第二轴承组的通孔与导向支架7的通孔Ⅱ7-3对应。该结构的四列圆柱滚子轴承6-6用于转动承受旋压过程中产生的径向力；单向推力轴承6-5则转动承受旋压过程中产生的轴向力；如图12-1所示，为本发明实施例的轴套结构示意图。所述轴套6-4包括单向推力轴承安装段6-4-1、四列圆柱滚子轴承安装段6-4-2、内孔6-4-3、定位面6-4-4。所述内孔6-4-3与轴上的轴承组安装段12-1为间隙配合，以便于外端轴承组6的频繁拆装；所述定位面6-4-4与轴上的轴套限位台12-7贴合在一起。

如图13所示，为本发明实施例的联轴器组的剖视图。所述联轴器组5包括：平键Ⅰ5-1、减速机侧联轴器5-2、螺母5-3、垫圈5-4、柱销5-5、挡圈5-6、弹性圈5-7、旋压模具组件侧联轴器5-8和紧定螺钉5-9。联轴器组5用于减速机1的输出轴与凸模转轴18联结，从而实现凸模19的主动转动。

凹模11长度方向的两端转动安装在升降机构上，升降机构固定安装在龙门架13上。如图14所示，为本发明实施例的龙门架的结构示意图。所述龙门架13包括：支腿13-1、上横梁13-2和加强筋13-3，上述各部件组焊成一体，加强筋13-3焊接在支腿13-1上端部与上横梁13-2两端的相交处。液压缸10穿过上横梁13-2的中心位置固定安装，所述上横梁13-2上设有螺孔Ⅱ13-4，上、下螺孔Ⅱ13-4的尺寸和位置分别对应于液压缸10的安装通孔和导向法兰8上的通孔Ⅲ8-2，通过六角头螺栓和平垫圈等紧固件将液压缸10和导向法兰8与上横梁13-2连接紧固成一体。所述支腿13-1的下端底面焊接底座17的焊接底板17-4，所述支腿13-1的内侧面下部位置焊接内骨架17-3的外侧面，底座17与龙门架焊接成一体结构后，稳定地放置在地面上。

如图15所示，为本发明实施例的底座的正视图；如图16为本发明实施例的底座的俯视图。所述底座17为焊接的刚性一体结构，包括上平板17-2，上平板17-2为凸字结构，在上平板17-2的下侧面焊接若干个内骨架17-3，内骨架17-3是由上侧面、下侧面和竖侧面焊接组成的三侧面敞口的立体结构，内骨架17-3使上平板17-2离开地面一定距离，方便在上平板17-2上固定安装各组成部件。上平板17-2的两长边中间位置的内骨架17-3的底部延伸焊接焊接底板17-4，在其它内骨架17-3的下侧面焊接下垫板17-1，垫板17-1与焊接底板17-4厚度相同，下垫板17-1与上平板17-2平行设置，保证底座17放置在地面时的水平度和稳定度。上平板17-2的适当位置开设若干个贯通的螺孔Ⅲ17-2-1，螺孔Ⅲ17-2-1用于固定安装各组成部件，螺孔Ⅲ17-2-1与减速机1、电动机4、连接座16、第一轴承组6等的安装通孔对应，通过紧固件将各组成部件固定安装在底座17上。

如图17所示，为本发明实施例的凹模转轴的结构示意图。凹模转轴12设有第一轴承组安装段12-1、模具安装段12-2、平键Ⅱ12-3、圆螺母Ⅰ12-4、拓展模具段12-5、平键Ⅲ12-6和轴套限位台12-7。凹模转轴12通过第一轴承组安装段12-1转动安装在第二轴承组上。所述圆螺母Ⅰ12-4用于将拓展段侧的轴套6-4与轴上的轴套限位台12-7压实。所述拓展模具段12-5和平键Ⅲ12-6用于装配与之配套的凹凸模，以旋压圆柱筒毛坯或直径小无法套入两轴承组之间凹模的工件毛坯。

如图18所示，为本发明实施例的凸模转轴的结构示意图。凸模转轴18是在凹模转轴12的结构基础之上，在第一轴承组安装段12-1的一端依次增加过渡段18-3、平键Ⅴ18-2和联轴器安装段18-1，通过过渡段18-3、平键Ⅴ18-2和联轴器安装段18-1过盈连接联轴器组5。凸模转轴18转动安装在第一轴承组1上。

第二轴承组固定安装在导向支架7上。如图19所示，为本发明实施例的导向支架的剖视图；如图20所示，为本发明实施例的导向支架的俯视图。导向支架7设有螺孔Ⅰ7-1、外四方体7-2、通孔Ⅱ7-3。所述外四方体7-2是空腔的方柱体结构，上下端各设有平板，下平板背面设有加强筋，以增加平板的强度。螺孔Ⅰ7-1设置在外四方体7-2的上平面。与连接套9上的通孔Ⅳ9-2对应，并用螺栓扒合紧固成一体；外四方体7-2与导向法兰8的内四方孔8-1滑动配合；通孔Ⅱ7-3与第二轴承组上的通孔对应，用螺栓、螺母扒合紧固成一体。

如图21所示，为本发明实施例的导向法兰的结构示意图。所述导向法兰8是具有一定厚度的方形板，板上开设内四方孔8-1和若干个通孔Ⅲ8-2。内四方孔8-1与导向支架7上的外四方体7-2滑动配合，用于控制导向支架7沿轴向移动。导向法兰8固定安装在上横梁13-2下表面，通孔Ⅲ8-2与龙门架13的下螺孔Ⅱ13-4对应，用螺栓扒合连接成一体。

如图22所示，为本发明实施例的连接套的结构示意图。所述连接套9设有内连接螺纹9-1、通孔Ⅳ9-2。内连接螺纹9-1与液压缸10上的活塞杆外连接螺纹配合组装在一起。通孔Ⅳ9-2与导向支架7上的螺孔Ⅰ7-1对应并用螺栓扒合成一体。连接套9和导向支架7跟着液压缸活塞杆上下移动。凹模11安装在凸模19铅垂面的上方，可随液压缸10的活塞杆上下移动。导向法兰8与龙门架固定连接不动，连接套9和导向支架7跟着液压缸活塞杆上下移动。

液压缸10安装于龙门架13的上横梁中心位置，液压缸10的活塞杆通过连接套9、导向支架7、第二轴承组、凹模转轴12与凹模11连接成一体，从而将液压缸10的压力作用于凹模11。工件毛坯23是圆锥筒，工件毛坯23穿装于凹模11并将圆锥筒的底部母线侧壁放置在凸模19上，凹模11上设计有工件毛坯23的工件毛坯定位段11-3，圆锥筒的母线侧壁边沿卡装定位在凹模11的工件毛坯定位段11-3内，并使接触母线保持水平，缓慢下压凹模11并转动凸模19，通过摩擦力带动圆锥筒和凹模11旋转，使圆锥筒体产生连续的局部塑形变形而成型。

进一步地，为防止旋压过程中工件毛坯23发生位置角度移动，在底座17上固定安装了轴向定位滚轮装置14和径向定位滚轮装置15，工件毛坯23的大小端口的模具组件两侧共四个位置各设有一组轴向定位滚轮装置14，对工件毛坯23的位置进行调节和固定，轴向定位滚轮装置14上的凹面滚轮14-14-3卡在工件毛坯23的大小端边沿，凹面滚轮14-14-3可随工件毛坯23的滚动而转动并沿转轴轴向移动，以适应工件毛坯23的转动成型。实现对工件毛坯23在加工过程中的轴向定位；一对径向定位滚轮装置15对称安装在工件毛坯23的两侧，径向定位滚轮装置15上的凸弧滚轮15-2-7与模具组件两侧的工件毛坯23的外圆锥面中心位置抵触，成型后抵触的是内弧面的中心位置，凸弧滚轮15-2-7随工件毛坯23的滚动而转动支撑，对工件毛坯23的外圆锥面形成转动支撑限位，用于实现对工件毛坯23在加工过程中的径向定位。

如图23所示，为本发明实施例的轴向定位滚轮装置的结构示意图。所述轴向定位滚轮装置14包括：导向座14-1、手轮14-2、紧固螺母14-3、盖形螺母14-4、平键Ⅳ14-5、后盖14-6、挡环14-7、联结螺栓14-8、移动轴座14-9、调节紧固螺栓14-10、滚轮架14-11、销轴14-12、定位螺栓14-13、凹面滚轮组14-14、开口销14-15、螺杆14-16。手轮14-2的左右转动通过螺杆14-16、移动轴座14-9使凹面滚轮组14-14产生伸缩运动，实现对其轴向位置的调节和固定。工件大小端口及模具两侧四个位置各设有轴向定位滚轮装置14，滚轮架14-11可调节角度以适应凹面滚轮14-14-3卡装于工装毛坯23端面边沿，同时凹面滚轮14-14-3即可转动又可沿其轴向移动，以适应工件毛坯23的滚动成型，以固定工件毛坯23的旋压位置，使其旋压过程中始终定位于初始旋压位置并强制其按圆锥体的滚动轨迹进行运动。

如图24所示，为本发明实施例的导向座的正向剖视图；如图25所示，为本发明实施例的导向座的左视图。所述导向座14-1上设有与后盖14-6联结的螺钉孔14-1-1、与移动轴座14-9配合的方孔14-1-2和用于联结底座的长槽14-1-3。

如图26所示，为本发明实施例的移动轴座的正向剖视图；如图27所示，为本发明实施例的移动轴座的左视图。所述移动轴座14-9上设有螺纹孔14-9-1、方轴段14-9-5、平面14-9-2、定位螺孔14-9-4和圆弧槽14-9-3。进一步所述螺纹孔14-9-1与螺杆14-16配合用于移动轴座14-9的轴向移动；进一步所述平面14-9-2用于滚轮架14-11的安装；进一步所述圆弧槽14-9-3通过调节紧固螺栓14-10和轴向定位滚轮架14-11上的配合螺纹实现的凹面滚轮组14-14角度调节。

如图28所示，为本发明实施例的凹面滚轮组的正向剖视图；如图29所示，为本发明实施例的凹面滚轮组的左视图。所述凹面滚轮组14-14包括：滚珠保持架14-14-1、滚珠14-14-2、凹面滚轮14-14-3。凹面滚轮组14-14在销轴14-12上转动并可沿轴向移动，以适应工件毛坯23的滚动成型。

如图30所示，为本发明实施例的径向定位滚轮装置的正向剖视图；如图31所示，为本发明实施例的径向定位滚轮装置的左剖视图。所述径向定位滚轮装置15包括框架支撑结构、移动滚轮架15-1和凸面滚轮组15-2，径向定位滚轮装置15的框架支撑结构与轴向定位滚轮装置14相同，在移动轴座14-9的位置安装移动滚轮架15-1，在移动滚轮架15-1上安装凸面滚轮组15-2。模具两侧的工件毛坯23的锥面中心位置各设置1件，以调节固定工件毛坯23的旋压位置，使其旋压过程中始终定位于初始状态，并强制其按圆锥体的滚动轨迹进行运动。

如图32所示，为本发明实施例的移动滚轮架的正向剖视图；如图33所示，为本发明实施例的移动滚轮架的左视图。所述移动滚轮架15-1设有螺纹孔Ⅱ15-1-1、方轴段15-1-2和安装槽15-1-3；进一步所述螺纹孔Ⅱ15-1-1与螺杆14-16配合用于移动轴座15-1的轴向移动；进一步所述安装槽15-1-3用于凸弧滚轮组15-2安装固定。

如图34所示，为本发明实施例的凸面滚轮组结构示意图。所述凸面滚轮组15-2包括：螺钉15-2-1、螺母15-2-2、螺杆轴14-2-3、轴套15-2-4、轴承压盖15-2-5、角接触球轴承15-2-6、凸弧滚轮15-2-7。凸面滚轮组15-2安装固定在移动滚轮架15-1上，随移动滚轮架15-1的伸缩进行轴向位置的调整，使滚轮凸面与工件型面实现定位接触，并随工件一起转动。

轴向定位滚轮装置14和径向定位滚轮装置15固定安装在连接座16上。如图35所示，为本发明实施例的连接座的结构示意图；如图36所示，为本发明实施例的图35连接座的A向视图。所述连接座16设有多组T型槽16-1、通孔Ⅴ16-2。进一步所述多组T型槽16-1用于轴向定位滚轮装置14和径向定位滚轮装置15的调节固定。进一步所述通孔Ⅴ16-2与底座17上平板17-2上的螺孔Ⅲ17-2-1对应，并用六角头螺栓21、平垫圈22将连接座16与底座17连接紧固成一体。

旋压过程中为防止工件毛坯23的移位，在工件毛坯23的轴向端口和环面上安装了径向定位滚轮组14和轴向定位滚轮装置15，从而使工件毛坯23旋压过程中保证锥筒母线处于水平位置。底座17用于组焊龙门架13、安装电动机4、减速机1、第一轴承组6和连接座16。连接座16则用于安装径向定位滚轮装置14和轴向定位滚轮装置15。第一模具组件轴向调位装置20和第二模具组件轴向调位装置用于分别调节凹模11和凸模19在凹模转轴12和凸模转轴18上的位置，以保证凹模11和凸模19型线处于配合位置。

一种弧形圆环件旋压工艺方法，应用前述的弧形圆环件旋压设备，包括以下步骤：

步骤1、设计弧型圆环件的工件毛坯23，工件毛坯23外型为圆锥筒；

如图37所示，为本发明实施例的毛坯成型分析图。取工件外圆弧线，将此弧线的两端点A、B连接生成弦长线，做弦长线的垂直平分线，垂直平分线两端分别至弦长线E和外圆弧线F,将垂直平分线EF均分成3段，从外圆弧线向弦长线看，第一个等分点G为旋压后外圆弧线F的对应点。可从图中测得圆弧中点内径ΦF和圆锥中点内径ΦG，已知圆弧小端内径Φ1、圆弧大端内径Φ2，设弧段旋压成型后大小端两段延伸率相同，可得到计算圆锥小端内径ΦC和圆锥大端内径ΦD的公式为：

ΦC＝3*ΦG*(Φ1+ΦF)/(Φ2+ΦF)-ΦG*(Φ2+ΦF)/(Φ1+ΦF)+1

ΦD＝2*ΦG-ΦC

利用Excel表软件，输入弧型圆环件外圆弧大、小端的直径和外圆弧型半径以及圆锥筒内壁中部直径，即可得出圆锥筒内壁的大小端直径。圆锥筒内壁母线长等于弧型圆环件外圆弧型线展开长，由此设计出工件毛坯23锥筒内边，将此线向外偏移弧段的板厚尺寸，完成弧段放样后的毛坯锥段图。根据工件毛坯23的母线长度和圆弧R，选择适合的凹模11和凸模19。根据常用的弧型圆环件的参数，事先制作若干个凹模11和凸模19。

步骤2、使用该旋压设备时，依据工件毛坯23的形状确定凹模11和凸模19在辊轴上的位置，并通过模具组件轴向调位装置调节并固定凹模11和凸模19，凹模11和凸模19的基准线必须对齐。

步骤3、将工件毛坯23穿装于凹模11上，使工件毛坯23底部母线置于凸模19上，缓慢下压凹模11，使工件毛坯定位段11-3与工件毛坯23的边沿接触，调整工件毛坯23的角度，使工件毛坯23底部与凹模11和凸模19接触的母线处于水平位置。

步骤4、将径向定位滚轮装置15靠装于工件毛坯23外表面，使凸面滚轮组15-2靠在工件毛坯23母线的中心位置，并保证滚轮轴与工件毛坯23接触处母线平行，使工件毛坯23的滚动顺畅带动凸面滚轮组15-2的转动，通过调节移动滚轮架15-1伸缩位置来调节工件毛坯23的位置，使工件毛坯23处于压型中间位置。

步骤5、将轴向定位滚轮装置14靠装于工件毛坯23的两端面，使凹面滚轮组14-14紧靠工件毛坯23的边沿，并使两端面对应的凹面滚轮组14-14在工件毛坯23的同一条母线位置，通过调节滚轮架14-11角度使其轮轴与工件毛坯23的端面转动轴线垂直，使工件毛坯23的滚动顺畅带动凹面滚轮组14-14的转动。从而使工件毛坯23在旋压过程中保持初始位置状态。

步骤6、凸模19转动并通过摩擦力带动工件毛坯23和凹模11旋转，使工件毛坯23的圆锥筒体产生连续的局部塑形变形而成型。旋压过程中注意参数的控制，工件毛坯23每旋转一圈凹模11下压1～2mm，直至压型到位。

Claims (11)

1.一种弧形圆环件旋压设备，包括相互配合的凹模(11)和凸模(19)，其特征在于，所述的凸模(19)长度方向的截面为腰鼓状，凸模(19)的长度方向加工凸弧型面(19-3)，凸模(19)长度方向的两端转动安装在支撑机构上，凸模(19)长度方向的一端与驱动机构的输出轴固定连接，所述的凹模(11)为长度大于凸模(19)的柱状体，凹模(11)的长度方向加工与凸弧型面(19-3)相配合的凹弧型面(11-4)，凹模(11)长度方向的两端转动安装在升降机构上，升降机构位于凸模(19)的上方，凹模(11)位于凸模(19)铅垂面的上方；在凹模(11)两侧的工件毛坯(23)两端面分别对称设置一对轴向定位滚轮装置(14)，在凹模(11)两侧的工件毛坯(23)锥面的中部对称设置一对径向定位滚轮装置(15)；

所述轴向定位滚轮装置(14)包括：导向座(14-1)、手轮(14-2)、紧固螺母(14-3)、盖形螺母(14-4)、平键Ⅳ(14-5)、后盖(14-6)、挡环(14-7)、联结螺栓(14-8)、移动轴座(14-9)、调节紧固螺栓(14-10)、滚轮架(14-11)、销轴(14-12)、定位螺栓(14-13)、凹面滚轮组(14-14)、开口销(14-15)和螺杆(14-16)，手轮(14-2)的左右转动通过螺杆(14-16)、移动轴座(14-9)使凹面滚轮组(14-14)产生伸缩运动，所述导向座(14-1)上设有与后盖(14-6)联结的螺钉孔(14-1-1)、与移动轴座(14-9)配合的方孔(14-1-2)和用于联结底座的长槽(14-1-3)，所述移动轴座(14-9)上设有螺纹孔(14-9-1)、方轴段(14-9-5)、平面(14-9-2)、定位螺孔(14-9-4)和圆弧槽(14-9-3)；所述凹面滚轮组(14-14)包括：滚珠保持架(14-14-1)、滚珠(14-14-2)和凹面滚轮(14-14-3)，凹面滚轮组(14-14)在销轴(14-12)上转动并可沿轴向移动；所述径向定位滚轮装置(15)包括移动滚轮架(15-1)和凸面滚轮组(15-2)，所述移动滚轮架(15-1)设有螺纹孔Ⅱ(15-1-1)、方轴段(15-1-2)和安装槽(15-1-3)，所述凸面滚轮组(15-2)包括：螺钉(15-2-1)、螺母(15-2-2)、螺杆轴(15-2-3)、轴套(15-2-4)、轴承压盖(15-2-5)、角接触球轴承(15-2-6)和凸弧滚轮(15-2-7)，凸面滚轮组(15-2)安装固定在移动滚轮架(15-1)；轴向定位滚轮装置(14)和径向定位滚轮装置(15)固定安装在连接座(16)上。

2.根据权利要求1所述的一种弧形圆环件旋压设备，其特征在于，所述的驱动机构包括：减速机(1)、减速机侧皮带轮(2)、V型传动带(3)、电动机(4)和联轴器组(5)，电动机(4)通过电动机侧皮带轮和V型传动带(3)与减速机(1)的减速机侧皮带轮(2)摩擦转动连接，减速机(1)的输出轴固定连接联轴器组(5)。

3.根据权利要求2所述的一种弧形圆环件旋压设备，其特征在于，凸模(19)的长度方向的中心位置开设贯通的凸模内孔(19-1)，凸模内孔(19-1)的侧壁上开设长度方向的凸模键槽(19-2)，在凸模(19)的长度方向侧壁的中间位置开设直径方向的凸模顶紧螺孔(19-4)，凸模顶紧螺孔(19-4)和凸模内孔(19-1)贯通，凸模转轴(18)的尺寸和形状与凸模内孔(19-1)和凸模键槽(19-2)相配合，凸模转轴(18)的两端分别通过第一模具组件轴向调位装置(20)转动安装到第一轴承组(6)中。

4.根据权利要求3所述的一种弧形圆环件旋压设备，其特征在于，所述的第一模具组件轴向调位装置(20)包括调节螺母(20-2)，在调节螺母(20-2)的两端对称螺纹配合安装左右旋螺套(20-1)，左右旋螺套(20-1)的中心位置开设旋螺套轴孔(20-1-3)，旋螺套轴孔(20-1-3)的侧壁上开设旋螺套键槽(20-1-2)，左右旋螺套(20-1)的外周开设旋螺套外螺纹(20-1-1)，旋螺套轴孔(20-1-3)和旋螺套键槽(20-1-2)的尺寸和大小与凸模转轴(18)相配合，调节螺母(20-2)的外周加工设置六方凸台(20-2-2)，调节螺母(20-2)的内孔两端分别加工设置右旋内螺纹(20-2-1)和左旋内螺纹(20-2-3)。

5.根据权利要求3所述的一种弧形圆环件旋压设备，其特征在于，所述凹模(11)的长度方向加工凹弧型面(11-4)，凹弧型面(11-4)的两端加工设置工件毛坯定位段(11-3)，凹模(11)的长度方向的中心位置开设贯通的凹模内孔(11-1)，凹模内孔(11-1)的侧壁上开设长度方向的凹模键槽(11-2)，凹模(11)的长度方向侧壁的中间位置开设直径方向的凹模顶紧螺孔(11-5)，凹模顶紧螺孔(11-5)和凹模内孔(11-1)贯通，凹模转轴(12)的尺寸和形状与凹模内孔(11-1)和凹模键槽(11-2)相配合，凹模转轴(12)的两端分别通过第二模具组件轴向调位装置转动安装到第二轴承组中。

6.根据权利要求3所述的一种弧形圆环件旋压设备，其特征在于，所述第一轴承组(6)包括：第一轴承座(6-1)、内六角圆柱头螺钉(6-2)、轴承压盖Ⅰ(6-3)、轴套(6-4)、单向推力轴承(6-5)、四列圆柱滚子轴承(6-6)、轴承压盖Ⅱ(6-7)和压注油杯(6-8)，第一轴承组(6)的下端部开设通孔Ⅰ(6-9)，所述轴套(6-4)包括单向推力轴承安装段(6-4-1)、四列圆柱滚子轴承安装段(6-4-2)、内孔(6-4-3)和定位面(6-4-4)。

7.根据权利要求1所述的一种弧形圆环件旋压设备，其特征在于，所述连接座(16)设有多组T型槽(16-1)和通孔Ⅴ(16-2)，用六角头螺栓(21)和平垫圈(22)将连接座(16)与底座(17)连接紧固成一体。

8.根据权利要求7所述的一种弧形圆环件旋压设备，其特征在于，所述底座(17)为焊接的刚性一体结构，包括上平板(17-2)，上平板(17-2)为凸字结构，在上平板(17-2)的下侧面焊接若干个内骨架(17-3)，内骨架(17-3)是由上侧面、下侧面和竖侧面焊接组成的三侧面敞口的立体结构，上平板(17-2)的两长边中间位置的内骨架(17-3)的底部延伸焊接焊接底板(17-4)，在其它内骨架(17-3)的下侧面焊接下垫板(17-1)，上平板(17-2)开设若干个贯通的螺孔Ⅲ(17-2-1)。

9.根据权利要求5所述的一种弧形圆环件旋压设备，其特征在于，升降机构固定安装在龙门架(13)上，升降机构包括第二模具组件轴向调位装置、第二轴承组、导向支架(7)、导向法兰(8)、连接套(9)和液压缸(10)，所述龙门架(13)包括：支腿(13-1)、上横梁(13-2)和加强筋(13-3)，液压缸(10)穿过上横梁(13-2)的中心位置固定安装，所述上横梁(13-2)上设有上、下螺孔Ⅱ(13-4)，通过紧固件将液压缸(10)和导向法兰(8)与上横梁(13-2)连接紧固成一体；

第二轴承组固定安装在导向支架(7)上，导向支架(7)设有螺孔Ⅰ(7-1)、外四方体(7-2)和通孔Ⅱ(7-3)；所述导向法兰(8)是具有一定厚度的方形板，板上开设内四方孔(8-1)和若干个通孔Ⅲ(8-2)；所述连接套(9)设有内连接螺纹(9-1)、通孔Ⅳ(9-2)。

10.一种弧形圆环件旋压工艺方法，其特征在于，应用如权利要求1所述的弧形圆环件旋压设备，包括以下步骤：

步骤1、设计弧型圆环件的工件毛坯(23)，工件毛坯(23)外型为圆锥筒；

步骤2、依据工件毛坯(23)的形状确定凹模(11)和凸模(19)在辊轴上的位置，并通过模具组件轴向调位装置调节并固定凹模(11)和凸模(19)，凹模(11)和凸模(19)的基准线对齐；

步骤3、将工件毛坯(23)穿装于凹模(11)上，使工件毛坯(23)底部母线置于凸模(19)上，缓慢下压凹模(11)，调整工件毛坯(23)的角度，使工件毛坯(23)底部与凹模(11)和凸模(19)接触的母线处于水平位置，并将工件毛坯(23)压紧；

步骤4、将径向定位滚轮装置(15)靠装于工件毛坯(23)外表面，使径向定位滚轮装置(15)的凸面滚轮组(15-2)靠在工件毛坯(23)的母线的中心位置，并保证凸面滚轮组(15-2)的滚轮轴与工件毛坯(23)接触处的母线平行，使工件毛坯(23)的滚动顺畅带动凸面滚轮组(15-2)的旋转，通过调节移动滚轮架(15-1)的伸缩位置来调节工件毛坯(23)的位置，使工件毛坯(23)处于压型中间位置并强制其按圆锥的滚动轨迹进行运动；

步骤5、将轴向定位滚轮装置(14)靠装于工件毛坯(23)的两端面，使凹面滚轮组(14-14)紧靠工件毛坯(23)边沿，并使两端面对应的凹面滚轮组(14-14)在工件毛坯(23)的同一条母线位置，通过调节滚轮架(14-11)的角度使其轮轴与工件毛坯(23)端面转动轴线垂直，使工件毛坯(23)的滚动顺畅带动凹面滚轮组(14-14)的转动，使工件毛坯(23)在旋压过程中保持初始位置状态并强制其按圆锥体的滚动轨迹进行运动；

步骤6、凸模(19)转动并通过摩擦力带动工件毛坯(23)和凹模(11)旋转，持续旋压工件毛坯(23)的圆锥面的母线，工件毛坯(23)每旋转一圈凹模(11)下压1～2mm，使工件毛坯(23)的圆锥筒体产生连续的局部塑形变形而成型。

11.根据权利要求10所述的一种弧形圆环件旋压工艺方法，其特征在于，步骤3中，缓慢下压凹模(11)使工件毛坯定位段(11-3)与工件毛坯(23)的边沿接触。