[发明专利]均匀扩大筒形件内径的辊压成形设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可均匀扩大筒形件内径的旋压成形设备，用于辊压加工大型筒形工件，实现大型薄壁筒形件均匀成形，属于机械加工领域。

背景技术

在现代化国民生产和军事领域中，大型超大型筒形制件被广泛应用。常规的大型筒形制件加工方法分为直接铸造成形和大型卷板机卷板后焊合缝隙成形，但由于铸造缺陷，铸造筒形件的组织性能较差，卷板后焊接成形的筒形件有时强度难以达到应用要求。本发名旨在采用柔性辊压成形设备加工大型筒形制件，以满足大型筒形件高精度高、高表面光洁度好、高力学性能的要求。

辊压成型工艺主要是靠材料的塑性移动滚压加工成各种形状复杂的杆状和板材制件。辊压变形是线接触，连续逐步地进行，所需变形力较小，一个行程可生产一个或几个工件。本发明提出了在大直径筒形工件的内部设置两个以上强度足够的主辊，并且通过支撑柱向筒形件施加可控的径向压力实现对筒形工件的外扩作用，同时通过刚性辊3的自转作用带动筒形件旋转，实现刚性辊3在筒形件内的均匀旋压，从而完成对特大型口径直筒工件的加工。本专利的实施可以大大提高大型筒形件的加工质量、降低制造成本和提高成形效率。

CN102114511A公开了一种筒形旋压芯模的加工方法，通过可靠的工艺工序保证旋压芯模能满足使用性能；通过本工艺制造的芯模使用寿命长，可广泛应用于旋压加工中关键装备筒形芯模的制作生产。

CN1424156公开了一种大直径薄壁管材旋压封口的方法，通过加热和中间缩径的旋压方式实现封口。

CN1986099公开了一种带内外法兰的大直径超长筒形件旋压加工方法，能够旋压加工出长大于3米的、具有内、外法兰的筒形件。

US3874208公开了一种成型圆柱形筒形工件的装置，其中多个成形辊和芯轴同时沿着筒形工件的纵向方向移动。

CN103157716A公开了一种内增强外减薄筒形件旋压成形设备，其中通过一个主辊、旋辊以及多个辅助支撑辊的转动，利用旋压成形的原理实现大型口径筒形工件壳体减薄成形。

根据目前所查新的公知的方法和设备中未发现与本专利相近或相似的专利。

发明内容

本发明提供一种可均匀扩大筒形件内径的辊压成形设备及其成形方法，其目的在于利用旋压成形的原理实现大型口径筒形工件壳体的加工成形。设备构造简单，原理清晰，可操作性强，可以大大提高大型筒形件的加工质量、降低制造成本和提高成形效率。

本发明的上述目的采用以下技术方案实现，结合附图说明如下：

一种均匀扩大筒形件内径的辊压成形设备，主要由床身1、中心梁2、刚性辊3和驱动装置6组成，所述床身1两端分别装有固定支座7和可翻转支座8，所述中心横梁2和刚性辊3均装在固定支座7和可翻转支座8上，所述刚性辊3为3个以上并均布在中心横梁2的外侧，每个刚性辊3与中心横梁2之间的距离由液压扩张装置4调整，待加工筒形件15由装在刚性辊3上的夹紧装置5固定，每个刚性辊3由各自的驱动装置6驱动旋转。

所述的液压扩张装置4由液压缸9、卡盘10和多个压力传感器和位移传感器11构成，所述卡盘10固定在中心横梁2上，液压缸9一端固定在卡盘3上，另一端通过轴承12与刚性辊3端部相连接，所述压力传感器和位移传感器11装在液压缸9上，用于控制液压缸9的受力和伸缩位移。

所述刚性辊3一端通过传动变速机构13与驱动装置6相连接，所述驱动装置6通过导轨14装在固定支座7上，所述驱动装置6和刚性辊3同速同向沿着固定支座上的导轨14移动。

所述夹紧装置5固定或滑动、或一个固定、另一个滑动装配在刚性辊3上。

所述驱动装置6采用电机或液压马达，控制刚性辊3同速转动或差速转动。

所述的导轨14可根据刚性辊3的个数和驱动装置6的不同进行合理布置。

所述的可翻转支座8通过转轴16与床身1相连接并可以绕着转轴16为中心翻转，所述的可翻转支座8上设有限位卡座17，用于限制翻转支座8自由翻转。

一种使用上述的成形设备均匀扩大筒形件内径的辊压成形方法，包含以下步骤：

步骤一，将筒形件15的毛坯安装在刚性辊3上，使其内壁与刚性辊3贴紧；

步骤二，夹紧装置5将筒形件15的毛坯固定，限制其左右移动，启动液压控制系统，使所有刚性辊3紧贴筒形件15的毛坯内壁，然后停止刚性辊3的径向运动；

步骤三，启动驱动装置6，驱动刚性辊3旋转，并带动筒形件15的毛坯转动；