[发明专利]一种旋锻成形设备

说明书

技术领域

本发明属于材料成形先进技术领域，具体涉及一种旋锻成形设备。

背景技术

旋转锻造(简称旋锻)是一种用于管件、棒料、钢丝绳等零件精密成形的工艺方法，锻锤沿周向均布于被加工零件的周围，锻锤在绕零件转动的同时沿径向方向做高频、小行程的锻打运动，使被加工零件由小变形而累积到较大变形。

旋锻成形是一个高频的小增量变形过程。这种增量成形相对连续成形，材料变形的一致性更好，材料与锻锤的摩擦力小。作为金属塑性加工的一个重要分支，旋锻具有很多优点：(1)、工艺范围广，适用于多种材料；(2)、节省材料，不产生切削加工的切屑；(3)、表面精度高，旋锻成形的工件尺寸公差、形位误差都能达到较高的精度，无需额外的机械加工；(4)、生产效率高，通常旋锻一个工序的加工周期只在12s～30s之间；(5)、产品性能好，旋锻成形的工件材料组织连续、致密度高，表面形成加工硬化层，工件的强度增加。

旋锻成形设备在工件旋锻成形过程中，锻锤的径向高频小行程锻打运动，主要是通过与锻锤在旋转时的离心力和外圈绕旋锻主轴圆周方向均布滚柱的碰撞作用来实现。而目前旋锻成形设备中锻锤的曲面通常是抛物线规律或余弦加速度规律的曲面，锻锤曲面与滚柱之间是单点接触，故在旋锻成形设备工作过程中，锻锤与滚柱接触时加速度连续性差、对滚柱的冲击大，引起设备整机的振动和噪声大，而对工件的冲击加速度小，冲击时间较长，冲击强度小，效率低，成形精度差。

目前的旋锻成形设备，通常不具有变径功能，如有变径功能的也是采用液压驱动的变径机构，此类变径机构结构复杂，实时性差、且操作不方便、控制精度低，从而导致工件成形精度差、废品率高、效率低。

同时，旋锻成形设备中的锻模结构对工件的成形也起着关键作用，如锻模结构中颈缩区和工作区结构不够合理，将会造成工件成形质量差、效率低。因为工作区过长，即锻打长度较大，增大了相应的锻打能量；工作区太短，所需的锻打力和能量小，但工件外表面的直线度和光洁度较差。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种旋锻成形设备，具有设备振动噪声小，可实现工件变径锻打功能，且成形精度高，效率高的优点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种旋锻成形设备，包括旋锻机构和变径机构，旋锻机构、变径机构、旋锻主轴6依次布置在旋锻主机座23上方的通孔内，旋锻主轴6安装在前后布局的两个深沟球轴承5上，并通过大带轮2、皮带3、小带轮26由旋锻主电机24驱动，两个深沟球轴承5安装在旋锻主机座23中的通孔中，旋锻主轴6与变径机构中的变径机构连接架8通过过渡板7连接，变径机构推盘11上的左凸台m、右凸台n分别与旋锻主机座23通孔中的导轨槽配合，变径机构连接架8与旋锻机构中的转盘18连接，旋锻机构中左滚柱安装盘13和右滚柱安装盘19分别与旋锻主机座23固定；

所述的旋锻机构包括沿旋锻主轴6圆周方向均布的四个锻锤16和锻模17，锻锤16和锻模17分别与转盘18中的滑槽配合，锻锤16的下端面与楔形块14的上端面配合，锻模17的上端面与楔形块14的下端面配合，主滚柱15、辅助滚柱27分别间隔安装在左滚柱安装盘13和右滚柱安装盘19的配合孔中；

所述的变径机构包括变径机构推盘11，变径机构推盘11的底部凸台p与变径机构进给螺母20连接，变径机构进给螺母20从旋锻主机座23底部的槽中穿出，并与变径机构进给丝杠21配合，变径机构进给丝杠21的左端与伺服电机及减速器25的输出轴连接，楔形块滑盘12通过两个推力轴承10和推力轴承挡圈9固定在变径机构推盘11上，楔形块14与楔形块滑盘12端部的滑槽g配合。

所述的锻锤16的曲面为四根对称摆线规律设计，第一摆线a与第四摆线d对称，第二摆线b与第三摆线c对称，各根摆线的最高点与其基圆e的距离h为3～8mm，单根摆线的圆周角度α为15°～20°。

所述的锻模17在轴向方向分为颈缩区I、工作区II和颈缩区与工作区之间的过渡区III，颈缩区I的倾斜角为3°～6°，过渡区III的圆弧半径为45～230mm，工作区II的长度为3.5mm～10.0mm，工作区直径比工件外径大4～15mm，且四个锻模17工作区II的内表面在开模状态时位于同一个圆柱面上。

本发明的工作原理如下：