[实用新型]双面辗压成形设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种成形设备，具体是涉及一种双面辗压成形设备-双面辗压成形机。

背景技术

该双面辗压成形设备用于成形各类回转体形零件，特别是盘形零件。该设备的最典形的应用是燃气轮机涡轮盘的成形。涡轮盘是燃气轮机的核心部件，在高温、高压环境下工作，因此对其微观组织和机械性能有极高要求。传统的涡轮盘成形设备是按照整体锻造工艺设计的大型压力机或锻锤，这类设备主要由机架、可以上下运动的滑块、下工作台面、模具和动力源组成。上模固定在滑块下面，下模固定在工作台上。采用整体锻造工艺工作时，待成形坯料放在下模型腔中，动力源驱动滑块向下运动使上下模闭合、坯料变形填满模具型腔，达到所要求的形状。按模具温度划分，可分为普通模锻、热模锻、等温锻。当前最普及的是普通模锻，近年来国内一些厂家开始研究和使用热模锻工艺；由于等温锻模具制造困难和成本过高，当前比较普及的是钛合金涡轮盘等温锻，而高温合金涡轮盘的等温锻只有少数发达国家使用。

上述成形工艺都属于整体锻造，其显著特征是需要大型高强度材料模具和大吨位压力机，所有涡轮盘的生产批量都很小，所以模具成本所占比重极高。按传统方法估算，成形载荷与盘径平方成正比，因此大型涡轮盘成形载荷随盘径增加急剧上升，并且随着锻件精度增高，(预留机加工量减小)，所需载荷也急剧增加。例如俄罗斯锻造直径1250mm高温合金涡轮盘用7.5万吨水压机，国内虽然用3万吨水压机或100吨米对击锤也锻出了这种涡轮盘，但是尺寸精度较低，过量的机加工会降低锻件的性能。

发明内容

为了解决上述大型涡轮盘成形的技术困难，本实用新型提供一种双面辗压成形设备。使用该设备成形大型涡轮盘，坯料形状简单，不需要模具，成形载荷低，无盘件尺寸限制，成形件精度高性能好。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：按照双面辗压局部成形方法进行设备的设计制造。具体的技术措施是：

该双面辗压成形设备由机械、加热和电控三部分组成。其中机械部分包括机架、拖板、可转动主轴、标准形状辗压工具以及驱动辗压工具进给和转动的电机、丝杠与及丝杠螺母组合，主轴被可转动地水平安装在机架上，主轴可以与一个驱动电机轴连接或者不连接；待成形盘件固定在主轴上可随主轴一起转动；2对辗压工具布置在盘件两侧，每个辗压工具轴线都与主轴中心线处于同一个水平面内，与盘件表面形成一个可以调整的夹角，辗压工具头部与盘件表面接触，尾部与电机轴相连，并被可转动地固定在一个可绕其竖直轴转动的旋转平台上，旋转平台的竖直轴固定在一个可水平运动的托板上，该托板通过两组互相垂直的丝杠-丝杠螺母组合固定在机架上。靠近托板外缘的丝杠一端可以与电机轴连接也可以与手轮连接，相关电机通过导线与数控模块连接，与电机连接表示辗压工具进给为数字化控制。与手轮连接则表示辗压工具进给由人工操作。盘件同侧的两个辗压工具形状尺寸相同，其姿态和位置关于主轴中心线对称，允许盘件异侧的两对辗压工具头部形状尺寸不同，与盘件表面的夹角不同，到主轴中心距离不同。

加热部分用于加热盘件使其保持在等温状态，它包括加热炉、控温装置、隔热与水冷装置。加热炉固定在机架上，盘件整体、主轴中心部位和辗压工具的头部在加热炉内。隔热和水冷装置安装在辗压工具和主轴的端部附近，控温装置与机架并列放置，通过导线与加热炉和炉内热电偶相连。电控部分与机架、控温装置并列放置，电控部分包括所有电机的电源供给和电机转动的数字化控制两个模块，它们通过导线与电机相连，数控模块包括设计和执行数控代码的计算机专用软硬件。

上述结构特征使得本实用新型中的辗压工具有4个运动自由度：沿互相垂直的两个水平方向的平动，绕竖直轴的转动和绕自身轴线的转动。这样，当辗压工具头部压入盘件表面一定深度以后的自身转动就能造成盘件的局部辗压变形。盘件的转动和辗压工具的进给使盘件各个位置都可达到预定的辗压变形。因此本设备不需要任何模具而是通过控制辗压工具的进给和转动来控制盘件的几何形状和微观组织性能。这是本实用新型与传统涡轮盘整体成形设备的本质区别。与传统涡轮盘件成形设备相比，本实用新型的有益效果是：

(1)成形载荷小：用F表示成形载荷，则近似有F＝σs，其中σ工件材料热变形抗力，s为辗压工具和工件接触面积，它与辗压工具形状尺寸和压下有关，与工件的大小无关。即用较低成形载荷就可以实现大直径盘件的精密成形。从而大大降低了设备成本。

(2)这是一种无模成形设备，因为省去了模具的加工制造，所以极大地降低了生产成本和生产周期。