[发明专利]一种旋压设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋压设备，属于金属管材压力加工技术领域。

背景技术

三旋轮强力外旋压是目前最主要的薄壁筒形件成形方法，有着旋压吨位大，三旋轮可自动对心，旋压精度高等特点，被广泛应用于薄壁筒形零件、带外环向加强筋和小锥角零件的旋压成形。由于旋轮机构结构及功能的特点，在旋压超长(长度10米以上)薄壁(壁厚10mm以下)筒形件时，芯模必须要有足够强度、刚度和表面质量，10米以上的芯模制造困难，在旋压过程中出现超长薄壁筒形件脱模困难和旋压成形过程中模具低头、超长薄壁筒形件在旋压过程中一端传递扭矩造成工件扭转变形、超长薄壁筒形件长度过长由于自重等原因产生弯曲变形，以及材料在旋压变形过程中流动不畅、在旋轮前隆起过大出现掉料、产品精度降低等问题。现有冷拔工艺能生产10米以上的管材，但其壁厚大、壁厚均匀性差、圆度及直线度等形位公差难以控制；现有冷轧仅生产直径小于200毫米的难加工材料的管材，精度高但效率低。

为解决超长薄壁筒形件旋压过程中芯模制造难题、脱模困难等问题，肖作义在《管形件强力旋压新技术——浮动芯模法》(锻压技术1999年第5期)中提出采用浮动芯模，浮动芯模较短，采用带轴肩的阶梯圆柱结构，浮动芯模放置在旋压毛坯内部，芯模在轴向受摩擦力和轴肩所受到旋轮所施加的轴向推力，由于轴肩所受到旋轮所施加的轴向推力的作用，使芯模在旋压过程中不断向前运动，与旋轮位置相对固定，保持变形的连续性。但这种结构形式的浮动芯模，旋压毛坯的内径要容纳轴肩，旋压加工量大；同时在旋压时，浮动芯模转动可能与旋压毛坯不同轴，使旋压毛坯纵向运动受阻以及管件壁厚不均。

为解决材料在旋压变形过程中流动不畅、在旋轮前隆起过大等问题，马世成等人提出了一种在管形件自由端施加拉应力的思路；《高精度极薄壁圆筒件的新型旋压机》中提到一种张力旋压机，在管形件自由端通过液压设备施加张力。但这种方式拉力方向固定不可调整，若采用液压设备，在加工较长管件时液压设备过于庞大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种能解决超长薄壁筒形件脱模困难、模具低头、工件扭转变形、弯曲变形、旋轮处材料隆起等问题，张力方向可调、旋压过程管件纵向运动顺畅、超长薄壁筒形件壁厚均匀的旋压设备。

本发明的技术解决方案：一种旋压设备，包括床身和旋轮机构，还包括纵向进给机构和固定短芯模，所述的旋轮机构包括旋轮和旋轮横向进给机构，旋轮通过旋轮横向进给机构固定在床身上，纵向位置固定，固定短芯模穿进旋压毛坯内，通过芯模拉杆纵向固定在旋轮位置，固定短芯模和旋轮在旋压过程纵向位置不变，所述的纵向进给机构为结构相同的两套，分别安装旋轮机构的两端，其中一套为主动纵向进给机构，另一套为从动纵向进给机构，所述的纵向进给机构包括上丝杠、上丝母、下丝杠、下丝母、主轴箱、主轴、主轴驱动电机和连接体，主轴和主轴驱动电机安装在主轴箱内，上丝母和下丝母分别与主轴箱固定连接，上丝母和下丝母各配备一台纵向进给电机，驱动丝母带动主轴箱沿丝杠纵向移动，主轴的端部安装连接体，连接体另一端与旋压毛坯一端连接，主从动纵向进给机构的主轴同步旋转时通过连接体使旋压毛坯两端同步旋转；

旋压时，主动纵向进给机构带着旋压毛坯纵向移动，从动纵向进给机构的纵向进给电机工作在恒扭矩最大转速工作模式下，使从动纵向进给机构速度自适应地跟随主动纵向进给机构纵向移动，同时施加给旋压毛坯从动一端恒张力。

所述的从动纵向进给机构施加的恒张力为σ₁＝0.1σ₂～0.5σ₂，σ₂为旋压毛坯材料的屈服强度。

所述的从动纵向进给机构施加的恒张力与主动纵向进给机构的纵向移动方向相同或相反。

所述的从动纵向进给机构施加的恒张力与主动纵向进给机构的纵向移动方向相同时，恒张力σ₁＝0.3σ₂～0.5σ₂，σ₂为旋压毛坯材料的屈服强度。

所述的从动纵向进给机构施加的恒张力与主动纵向进给机构的纵向移动方向相反时，恒张力σ₁＝0.1σ₂～0.5σ₂，σ₂为旋压毛坯材料的屈服强度。

所述的固定短芯模包括芯模芯轴、芯模端盖、圆锥轴承和芯模本体，芯模芯轴穿入芯模本体内部，通过两端的圆锥轴承与芯模本体滚动配合，芯模芯轴一端与芯模拉杆固定连接，芯模端盖安装在芯模本体端部，将圆锥轴承密封在由芯模芯轴和芯模本体形成的储油腔内。