CN2743058Y

CN2743058Y - 振动摆动辗压装置

Info

Publication number: CN2743058Y
Application number: CN 200420014385
Authority: CN
Inventors: 蔡改贫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2014-10-21

Abstract

本实用新型公开了一种振动摆动辗压装置，沿工件2的纵向设置有至少一个模具振动机构，模具振动机构的频率f和幅值a的乘积不大于该临界振动摆辗速度V_c。本实用新型可以将常规摆动辗压技术和振动技术在工艺上和机构上进行有机的结合，可大幅度降低摆辗力和摆辗温度，从而明显提高模具的寿命，实现精密摆辗成形，并可扩大摆辗加工的范围及零件种类，缩短机加工路线。本实用新型结构简单，在结构上只需对常规摆辗机稍作改动，即可满足振动摆动辗压的工艺要求。

Description

振动摆动辗压装置

所属技术领域

本实用新型涉及一种塑性变形加工设备，尤其是振动摆动辗压装置。

背景技术

摆动辗压是一种连续局部的塑性变形新工艺，其成形原理是：圆锥形摆辗模(摆头)绕机床主轴作一定轨迹的运动，被摆辗的坯料在凹模内不断地轴向进给，从而使坯料进行塑性变形，最终辗压成所需的摆辗件。摆动辗压过程为局部的塑性变形过程，局部变形阻力小，尤其是径向流动较为容易，生产率较高。与普通锻造的一次成形相比，可大大降低变形力，且可获得很高的表面粗糙度和尺寸精度。目前主要有温辗和热辗。这两种摆辗(尤其是热辗)的变形力小，容易成形，但工件精度低；模式具所受的热应力大，热疲劳严重，故模具的寿命短；而采用冷辗时，工件精高，表面质量好，模具的寿命比温辗和热辗的高，但由于摆辗力大，成形困难，多用于摆辗小尺寸的零件。

摆动辗压装备目前还存在以下问题：

1.单位辗压力所需相应的机器质量较大(我国的摆辗设备高达53.3kg)，导致设备重量和尺寸过大；

2.由于设备的刚度及其制造精度不高，导致加工精度低；

3.摆辗装备的主电机功率偏大，单位辗压力对应的主电机功率都大于10W/KN；

4.被摆辗工件的高径比(H/D)在一般情况下不得超过1.8，因而加工范围受到限制。

5.对模具要求高。

发明内容

为了克服上述不足，本实用新型提供一种振动摆动辗压装置。它将常规摆动辗压技术和振动技术在工艺上和机构上进行有机的结合。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：沿工件2的纵向设置有至少一个模具振动机构，模具振动机构的频率f和幅值a的乘积不大于该临界振动摆辗速度V_c。模具振动机构设置在摆头1上。模具振动机构设置在滑块3上。在摆头1和滑块3上均设置有模具振动机构。在摆头1上的模具振动机构为扭转振型，在滑块3上的模具振动机构为纵向振型。

本实用新型的有益效果是，该振动摆动辗压装置将常规摆动辗压技术和振动技术在工艺上和机构上进行有机的结合。使振动摆辗与常规摆动辗压相比具备以下技术优势和工艺效果：

1.摆辗速度的大小和方向产生周期性的变化，这一变化改变了整个工艺系统的受力情况，使摆辗力大幅度降低。

2.摆辗件的弹塑性变形及其与上下模具各接触表面的摩擦系数大幅度减小，摆辗力和由摆辗产生的附加热量均以脉冲的形式出现，使摆辗温度大幅度下降。

3.由于摆辗力和摆辗温度大幅度降低，使得摆辗件表面粗糙度Ra值明显减小，从而实现精密摆辗成形。

4.由于脉冲摆辗力的作用，金属纤维流向更趋合理，减少了零件的各向异性，可加工由常规摆辗难于成形的零件，模具的寿命明显提高。

5.可提高摆辗速度和进给速度，因而可提高生产率，降低能耗。

6.扩大摆辗加工的范围及零件种类，并缩短机加工路线。

7.振动摆动辗压设备结构简单，在结构上只需对常规摆辗机稍作改动，即可满足振动摆动辗压的工艺要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型在上模的旋转方向上施加扭转振型示意图；

图2是本实用新型在下模的锻压方向上施加纵向振型示意图；

图3是本实用新型同时在上模施加扭转振型和在下模施加纵向振型示意图。

图中1.摆头，2.工件，3.滑块，4.油缸。

具体实施方式

振动摆动辗压精密成形，是在常规摆辗的基础上，将一个或若干个具有某一特定频率而且又有规律的脉冲波形摆辗力沿指定方向施加到工件——模具振动系统上，使工件摆动辗压过程中始终受到一个或多个脉冲力的作用下完成塑性成形。

在常规摆动辗压的基础上，实现振动摆动辗压的主要技术措施为：

1.根据振动摆动辗压的工艺参数及其工况，找出临界振动摆辗速度V_c；并采取一定的工艺与技术措施，保证施加到工件——模具系统上的激振系统的频率f和幅值a的乘积(即振动速度)不得大于该临界振动摆辗速度V_c-速度特性。

2.使振动系统的振动频率f达到摆辗件的固有频率f_n的某一奇数倍的条件下，才能避免工件——模具系统出现颤振或共振现象——频率特性。

3.采用相关的电气——液压驱动与控制技术，设计高频液压脉冲发生器，满足重载工况下振动摆动辗压的需要。

振动摆动辗压的类型主要有：

1.在上模的旋转方向上施加一特定幅值和频率的扭转振型，并使摆辗速度V＜2πaf对凹模中的坯料进行摆辗。

2.使下模的锻压方向施加一特定幅值和频率的纵向振型，并使摆辗速度V＜2πaf对凹模中的坯料进行摆辗。

3.对上模施加扭转振动，对下模施加纵向振动，并以V＜2πaf的摆辗速度对凹模中的坯料进行摆辗。

以上各种类型的振动摆动辗压的临界速度V_c可以通过调整模具——工件系统、液压激振系统和电气控制系统来实现。

性能分析

对摩托车节油器的内花键套零件，分别采用对应相同规格的毛坯，用常规摆辗方式和振动摆辗方式进行加工，就以下性能及工艺参数进行试验分析：

1.摆辗力

1)采用常规摆辗方式所需的成形力P_t可按马尔辛尼克所推荐的圆柱体在摆辗镦粗时的成形压力公式计算，经过计算可得P_t＝1130KN。从液压站的压力表上反映此时的压力为28Mpa左右。

2)采用振动摆动辗压方式时，根据振动摆动辗压的动力学分析计算，振动摆辗加工所需的变形力P_t′＝385KN。而从液压站的压力表上反映的压力在10Mpa以下。

2.形变特征

对四种规格(φ28×46.5mm、φ30×40.5mm、φ32×35.6mm、φ34×31.5mm)的坯料分别采用常规摆辗方式和振动摆辗方式辗压到同一高度，变形程度分别为43％、48.4％、56.2％、63.5％。

1)采用常规摆辗时，成形件上大下小，工件的变形区从靠近与摆头接触的平面开始逐渐向下转移。随着H/D的增大，自由端呈显越明显的蘑菇形。

2)采用振动摆辗时，坯料的上表面与摆头接触，由于施加的脉冲力的作用，从而提高了金属的流动性，使坯料在径向和轴向的变形均匀，工件的变形区为靠近与摆头接触的平面延伸至下模接触平面的整个零件。随着不同H/D的坯料，自由端均未呈显的蘑菇形和失稳状态。

3.成形质量

在采用相同的模具和工艺参数的情况下，两种摆辗方式加工的相关成形面的尺寸和表面粗糙度如表1所示。

表1成形面成形质量对照

检验项目及部位		常规摆辗方式	振动摆辗方式	备注
检验项目及部位		常规摆辗方式	振动摆辗方式	备注	尺寸	外圆	φ47.88～φ48.16	φ47.98～φ48.04
端面	19.92～20.12	20.02～20.06				外圆	φ47.88～φ48.16	φ47.98～φ48.04
端面	19.92～20.12	20.02～20.06		表面粗糙度		外圆	1.6	0.8	R_a值
端面	3.2	1.6	R_a值			外圆	1.6	0.8	R_a值

4.填充性

在一次辗压成形后，常规摆辗方式加工的摆辗件，其齿顶和齿根处的过渡圆角半径R₁≥1.5，而由下模底部成形的摆辗件端面，其过渡圆角半径R₂≥2；而采用振动摆辗方式加工的摆辗件，对应的R₁≈1，而对应的R₂≈0。由此可见，振动摆辗加工方式的填充性要明显比常规摆辗方式加工的填充性。

5.加工范围扩大

常规摆辗时，一般情况下毛坯的H/D＜1.8；而振动摆动辗压的毛坯H/D达到3.0时，不会出现失稳现象。

从以上比较可知，振动摆动辗压技术与常规摆动辗压相比，其性能具有显著的优越性。

Claims

1、一种振动摆动辗压装置，包括摆头(1)、滑块(3)、油缸(4)等，其特征在于：沿工件(2)的纵向还设置有至少一个模具振动机构，模具振动机构的频率f和幅值a的乘积不大于该临界振动摆辗速度V_c。

2、根据权利要求1所述的振动摆动辗压装置，其特征在于：模具振动机构设置在摆头(1)上。

3、根据权利要求1所述的振动摆动辗压装置，其特征在于：模具振动机构设置在滑块(3)上。

4、根据权利要求1所述的振动摆动辗压装置，其特征在于：在摆头(1)和滑块(3)均设置有模具振动机构。

5、根据权利要求1所述的振动摆动辗压装置，其特征在于：在摆头(1)上的模具振动机构为扭转振型，在滑块(3)上的模具振动机构为纵向振型。