CN214516742U - 一种管筒形工件内接触式旋轧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种管筒形工件内接触式旋轧装置，包括旋轧组件，机架和传动装置；旋轧组件安装在机架内；传动装置固定安装于机架底部外侧；旋轧组件包括芯模，套设在芯模上的管筒形坯料和至少一个环筒形模具；环筒形模具套设在管筒形坯料外表面环筒形模具还包括环辊，环辊筒体和圆柱齿轮；圆柱齿轮贯穿机架与传动装置传动连接；环辊的内表面凸向中轴线，由弧形曲母线扫掠形成环状曲面。本实用新型采用模具内表面与管筒形工件外表面进行旋轧加工，与管筒形坯料接触变形区有更大的包角，材料有更小的周向变形和径向变形速率，同时有较大的金属轴向延伸率，是一种经济、快速成形薄壁回转体零件的装置。

Description

一种管筒形工件内接触式旋轧装置

技术领域

本实用新型涉及旋压和轧制成型技术领域，特别是涉及一种管筒形工件内接触式旋轧装置。

背景技术

管筒形工件的旋压或者轧制技术一般是通过旋转模具使金属受力位置由点到线，由线到面，同时在某个方向给予一定的压力使金属材料沿着这一方向变形和流动而形成设定的形状。现有旋压机和轧机多为变形模具的外表面与工件外表面接触，其旋轮或轧辊与管筒形工件的坯料接触变形区接触包角小，易产生纵向裂纹及表面产生明显波纹等缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种管筒形工件内接触式旋轧装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现能够实现同时有较大的金属轴向延伸率，是一种经济、快速成形薄壁回转体零件的技术。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种管筒形工件内接触式旋轧装置，包括旋轧组件，机架和传动装置；所述旋轧组件安装在所述机架内；所述传动装置固定安装于所述机架底部外侧；

所述旋轧组件包括芯模，套设在芯模上的管筒形坯料和至少一个环筒形模具；所述芯模和管筒形坯料中心轴线重合；

所述环筒形模具套设在所述管筒形坯料外表面；

所述环筒形模具对所述管筒形坯料的外表面挤压形成的减薄量为Δt；

所述环筒形模具还包括环辊，环辊筒体和圆柱齿轮；所述环辊安装于所述环辊筒体内表面，所述圆柱齿轮安装于环辊筒体上；所述圆柱齿轮贯穿所述机架与所述传动装置传动连接；所述环辊的内表面凸向中轴线，由弧形曲母线扫掠形成环状曲面。

优选的，所述环辊为环形旋轮。

优选的，将管筒形坯料与芯模的共同中心轴线设为X1，将所述环筒形模具的轴线设为X2。

进一步的，可设置有多个环筒形模具，相互配合对坯料进行旋轧。

由于所述环筒形模具的结构会对所述管筒形坯料径向挤压形成有接触最低点和接触最高点；所述接触最低点均与所述管筒形坯料中心轴线共面，且所述接触最低点分别处于所述管筒形坯料中心轴线两侧。

所述环状曲面的接触最低点向所述管筒形坯料中心轴线做垂线，再将所述接触最高点与所述管筒形坯料中心轴线上的点相连；所述接触最低点和接触最高点与所述管筒形坯料中心轴线上的垂点形成有加工角α。

所述加工角α的角度为10°-40°。

所述环筒形模具的中心轴线在所述管筒形坯料中心轴线所在的水平平面的投影夹角形成调整角β，在所述管筒形坯料中心轴线所在的竖直平面的投影夹角形成送进角γ。

所述环状曲面的最小内径d需满足：d·cosβ与d·cosγ二者中小者大于所述管筒形坯料未加工端外径。

所述送进角γ与环筒形模具的转速n、所述环筒形模具与管筒形坯料相对进给线速度v有关，表示为：

所述调整角β的角度为±20°；所述送进角γ的角度为±5°。

本实用新型公开了以下技术效果：1.本实用新型通过同时或者单独改变减薄量Δt、调整角β和送进角γ来实现旋轧工艺，并改变加工角。

2.通过改变调整角β和送进角γ可以使环筒形模具相对于管筒形坯料处于斜置状态，环筒形模具与管筒形坯料旋轧变形区包角范围可调，并产生一个有助于金属材料流动的轴向分速度和推力，从而提高金属流动能力，减小了变形阻力和危险截面上的应力；可避免一般的外旋轮旋压法常易引起的金属堆积、扩径、管子弯曲、纵向裂纹及表面上有明显波纹等缺陷。

3.本实用新型工作状态下管筒形坯料与芯模一起相对于环筒形模具沿管筒形坯料中心线方向轴向进给，环筒形坯料的变形区域为环形旋轮的内包容面，使材料难于产生周向附加变形；同时相对于外接触式的旋轧方式，其接触变形面积增大，旋轧力增大，旋透性增强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型初始状态结构布置示意图。

图2是本实用新型实施例一加工角α示意图。

图3是本实用新型实施例二结构布置示意图。

图4是本实用新型实施例二调整角β在xy平面投影示意图。

图5是本实用新型实施例二送进角γ在yz平面投影示意图。

图6是本实用新型实施例三结构布置示意图。

图7是本实用新型环辊组件示意图。

图8是本实用新型环辊结构示意图。

其中，1-芯模，2-管筒形坯料，3-环筒形模具，11-环辊，12-环辊筒体，13-从动锥齿轮，31-环状曲面，d-环状曲面内径，α-加工角，β-调整角，γ-送进角，X1-芯模与管筒形坯料轴线和X2-第一环筒形模具轴线。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型提供一种管筒形工件内接触式旋轧装置，包括旋轧组件，机架和传动装置；旋轧组件安装在机架内；传动装置固定安装于机架底部外侧；

旋轧组件包括芯模1，套设在芯模上的管筒形坯料2和至少一个环筒形模具3；芯模1和管筒形坯料2中心轴线重合；

环筒形模具3套设在管筒形坯料2外表面；

环筒形模具3对管筒形坯料2的外表面挤压形成的减薄量为Δt；

环筒形模具3还包括环辊11，环辊筒体12和圆柱齿轮13；环辊11安装于环辊筒体12内表面，圆柱齿轮13安装于环辊筒体12上；圆柱齿轮13贯穿机架与传动装置传动连接；环辊11的内表面凸向中轴线，由弧形曲母线扫掠形成环状曲面31。

由于环筒形模具3的结构会对管筒形坯料2径向挤压形成有接触最低点和接触最高点；接触最低点均与管筒形坯料2中心轴线共面，且接触最低点分别处于管筒形坯料2中心轴线两侧。

环状曲面31的接触最低点向管筒形坯料2中心轴线做垂线，再将接触最高点与管筒形坯料2中心轴线上的点相连；接触最低点和接触最高点与管筒形坯料2中心轴线上的垂点形成有加工角α。

加工角α的角度为10°-40°.

环筒形模具3的中心轴线在管筒形坯料2中心轴线所在的水平平面的投影夹角形成调整角β，在管筒形坯料2中心轴线所在的竖直平面的投影夹角形成送进角γ。

环状曲面31的最小内径d需满足：d·cosβ与d·cosγ二者中小者大于管筒形坯料2未加工端外径。

送进角γ与环筒形模具3的转速n、环筒形模具3与管筒形坯料2相对进给线速度v有关，表示为：

调整角β的角度为±20°；送进角γ的角度为±5°。

本实用新型的实施例中，选用芯模1外形尺寸为外径

管筒形坯料2外形尺寸为外径

壁厚3.5mm，内径

环状曲面31最小直径

加工角α＝30°。加工工艺参数为：管筒形坯料2送进速度v＝2mm/s，环筒形模具3转速n＝100rpm。

本实用新型的实施例一，如图1和2所示，为初始进给状态，调整角β＝0，送进角γ＝0；管筒形坯料2内表面套于芯模1外表面，环状曲面31包容管筒形坯料2外表面并与之形成内接触。

环状曲面31沿管筒形坯料2的径向压入管筒形坯料2的未加工端坯料的外表面，压入深度形成减薄量Δt，环状曲面31与管筒形坯料2距离轴线X1最近的接触点设为21，最远的接触点设为22；以接触点21向轴线X1做垂线，垂足为O，以O为原点，以轴线X1为x轴，建立三维旋轧坐标系，点21与22以点O为顶点形成的角度为加工角α；

在旋轧工作状态，相对初始状态产生以下2个相对变化：1)管筒形坯料2和芯模1不动，接触点21与与环筒形模具3一起沿着直线L移动，使减薄量Δt发生变化；2)以接触点21和22为支撑点，环筒形模具3做空间转动，其轴线X2与三维旋轧坐标系内的x轴投影夹角形成调整角β，在三维旋轧坐标系内的z轴投影夹角形成送进角γ。上述相对变化过程1)和2)没有先后顺序。

管筒形坯料2经过管筒形模具的旋轧，形成减薄后的成品端的成品。

本实用新型的实施例二，环筒形模具为环形旋轮；如图3-5所示，图中，调整角β＝10°，送进角γ＝0.5°；其中，调整角β与送进角γ同向转动；环状曲面31压入管筒形坯料2外表面，压入深度为初始减薄量Δt＝1.5mm，两者形成内接触状态。芯模1与管筒形坯料2主动绕其轴线X1旋转，并沿X1进行轴向进给，如图4所示箭头方向。管筒形工件坯料2与环形旋轮内圆弧面31接触后带动环形旋轮3绕轴线X2旋转。

本实用新型的实施例三，环筒形模具为环形旋轮；如图6所示；图中，调整角β＝10°，送进角γ1＝0.5°、γ2＝-0.5°；其中，调整角β与送进角γ相反转动；环状曲面31压入管筒形坯料2外表面，压入深度为初始减薄量Δt＝1.5mm，两者形成内接触状态。芯模1与管筒形坯料2沿X1进行轴向进给，如图7所示箭头方向，所述环形旋轮3主动绕其轴线X2旋转。管坯2与环形旋轮内圆弧面31接触后带动管筒形坯料2与芯模1绕其轴线X1旋转。

本实用新型所提供的环筒形模具旋轧装置采用模具内表面与管筒形工件外表面进行旋轧加工，工作面为环筒形模具的内圆弧环面，与管筒形坯料接触变形区有更大的包角，材料有更小的周向变形和径向变形速率，同时有较大的金属轴向延伸率，是一种经济、快速成形薄壁回转体零件的技术。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种管筒形工件内接触式旋轧装置，其特征在于，包括：旋轧组件，机架和传动装置；所述旋轧组件安装在所述机架内；所述传动装置固定安装于所述机架底部外侧；

所述旋轧组件包括芯模(1)，套设在芯模上的管筒形坯料(2)和至少一个环筒形模具(3)；所述芯模(1)和管筒形坯料(2)中心轴线重合；

所述环筒形模具(3)套设在所述管筒形坯料(2)外表面；

所述环筒形模具(3)对所述管筒形坯料(2)的外表面挤压形成的减薄量为Δt；

所述环筒形模具(3)还包括环辊(11)，环辊筒体(12)和圆柱齿轮(13)；所述环辊(11)安装于所述环辊筒体(12)内表面，所述圆柱齿轮(13)安装于环辊筒体(12)上；所述圆柱齿轮(13)贯穿所述机架与所述传动装置传动连接；所述环辊(11)的内表面凸向中轴线，由弧形曲母线扫掠形成环状曲面(31)。

2.根据权利要求1所述的一种管筒形工件内接触式旋轧装置，其特征在于：由于所述环筒形模具(3)的结构会对所述管筒形坯料(2)径向挤压形成有接触最低点和接触最高点；所述接触最低点均与所述管筒形坯料(2)中心轴线共面，且所述接触最低点分别处于所述管筒形坯料(2)中心轴线两侧。

3.根据权利要求2所述的一种管筒形工件内接触式旋轧装置，其特征在于：所述环状曲面(31)的接触最低点向所述管筒形坯料(2)中心轴线做垂线，再将所述接触最高点与所述管筒形坯料(2)中心轴线上的点相连；所述接触最低点和接触最高点与所述管筒形坯料(2)中心轴线上的垂点形成有加工角α。

4.根据权利要求3所述的一种管筒形工件内接触式旋轧装置，其特征在于：所述加工角α的角度为10°-40°。

5.根据权利要求1所述的一种管筒形工件内接触式旋轧装置，其特征在于：所述环筒形模具(3)的中心轴线在所述管筒形坯料(2)中心轴线所在的水平平面的投影夹角形成调整角β，在所述管筒形坯料(2)中心轴线所在的竖直平面的投影夹角形成送进角γ。

6.根据权利要求5所述的一种管筒形工件内接触式旋轧装置，其特征在于：所述环状曲面(31)的最小内径d需满足：d·cosβ与d·cosγ二者中小者大于所述管筒形坯料(2)未加工端外径。

7.根据权利要求5所述的一种管筒形工件内接触式旋轧装置，其特征在于：所述送进角γ与环筒形模具(3)的转速n、所述环筒形模具(3)与管筒形坯料(2)相对进给线速度v有关，表示为：

8.根据权利要求5所述的一种管筒形工件内接触式旋轧装置，其特征在于：所述调整角β的角度为±20°；所述送进角γ的角度为±5°。

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