[发明专利]一种基于多点模具成型的曲母线螺旋叶片成型方法

说明书

一种基于多点模具成型的曲母线螺旋叶片成型方法，属于曲母线螺旋叶片成型技术领域，特征是实施步骤如下：将同心环圆心角所对应的部分去掉形成扇形环坯料，内、外径分别等于螺旋叶片的内外径；预设上、下组压头阵列，每个压头形状为半圆球形；预设曲母线螺旋叶片曲面形状，根据曲面形状预设上、下组压头阵列各个压头的行程，使各压头顶点的最终位置点的包络面与预设的螺旋叶片曲面重合；按照扇形环坯料确定工作压头，对扇形环坯料进行周向定位和中心定位；根据各工作压头的预设行程启动各个压头压上或压下动作；将上述加工好的单片螺旋叶片进行拼接形成连续螺旋叶片。优点是根据预设的母线形状生产各种曲母线螺旋叶片。

技术领域

本发明属于机械设计与加工领域，具体涉及一种基于多点模具成型的曲母线螺旋叶片成型方法。

背景技术

螺旋叶片普遍应用于输送机、挖掘机等机械设备中，尤其是螺旋输送机被广泛用于粮食工业、港口码头、建筑材料运输业、机械制造加工业、交通运输业等工业中。传统的螺旋叶片大多通过斜轧整体成型，或通过单叶片分别成型后焊接组成，这两种方法都只能用于制造直母线螺旋叶片。在螺旋输送机输送物料的过程中，靠近螺旋轴处的物料颗粒的圆周速度较外层的大，而输送速度很低。因此，促使物料内层绕轴转动，从而行成附加物料流，降低了装置的输送能力，增加了能量的消耗；而曲母线螺旋叶片可减少附加物料流，有效提高输送效率。

多点模具成型法是上个世纪中期提出的新兴技术，本世纪初期我国开始大规模使用，通常用于大型工件整体成型，无缝成型。现有技术多适用于小行程、小变形加工，采用模具调形后压下成型方法，此方法不能约束在大变形工件成型过程中产生的扭转变形，导致成型失败。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多点模具成型的曲母线螺旋叶片成型方法，可克服现有技术中存在的缺点。

本发明目的是这样实现的：其特征在于实施步骤如下：

(1)预设曲母线螺旋叶片曲面形状，包括其内径、外径、螺距、起始边与终止边夹角θ，θ＝(0.1～0.2)π。

(2)预制扇形环坯料，如图1所示，图1中a、b分别是扇形坯料的起始边与终止边。

(3)采用通用半圆球压头圆形阵列排布的多点成型装置，将扇形环坯料的中心轴与半圆球压头圆形阵列的中心轴重合，以半圆球压头的顶点所在的同心圆进行编号：以步骤(2)中预制的扇形环坯料距扇形环坯料内径最近的半圆球压头顶点所在同心圆编号为1，其同心圆直径为d’；距扇形环坯料外径最近的半圆球压头顶点所在圆编号为n，其同心圆直径为D’；同心圆圈数n＝1+(D′-d′)/ΔD，ΔD是相邻两圈半圆球压头顶点所在同心圆的直径差，具体如图2所示。

(4)确定工作压头如图4所示，针对上、下压头圆形阵列，以半圆球压头圆形阵列中心为起点，取半圆球压头圆形阵列上任意两条半径分别记为a’、b’，a’、b’所夹圆心角为θ；取上述上、下压头阵列中第一圈以外和第n圈以内的、且在圆心角θ所夹区域以外的压头作为工作压头；(5)如图4所示，将上述上、下工作压头阵列的圆心点与扇形环坯料的中心轴重合，并使其起始边a与半径a’重合，终止边b与半径b’重合；

(6)根据预设的曲母线螺旋叶片的厚度和曲面形状，取上、下工作压头阵列的顶点在曲母线螺旋叶片表面的投影点，根据工作压头的初始位置和在螺旋叶片表面上的投影点计算各个压头的行程，且上、下压头圆形阵列在初始位置时的间距等于螺旋叶片的厚度。

(7)对扇形环坯料进行中心与圆周方向固定，保证加工过程中扇形环坯料的中心与上、下压头圆形阵列的中心轴始终在同一条轴线上。

(8)操控上、下压头圆形阵列轻抵扇形环坯料表面，上、下压头圆形阵列按照预设的压头行程使每一压头与扇形环坯料接触并匀速运行，每一压头运行速度与其行程大小成正比，保证各半圆球压头同时到达预设位置，扇形环坯料在上、下压头圆形阵列的作用下成型为曲母线螺旋叶片。半圆球压头运行后压头位置如图5所示。得到的单片曲母线螺旋叶片如图6所示。