大型薄壁曲麵車床旋壓加工技巧-特種加工機床網-數控機（jī）床市場網

您現在的位置：特種加工機床網> 技術前沿>大型薄壁曲（qǔ）麵車床旋壓加工技巧

大型薄壁曲麵車床旋壓加工技巧

2020-11-5 來源：天津航天機（jī）電設備天津（jīn）航天長征（zhēng）火（huǒ）火箭作者：師（shī）占根　黃忠寶（bǎo）高（gāo）顯勝（shèng）

摘要（yào）：薄壁曲麵成形一般采（cǎi）用凸凹模，冷熱拉伸成形，但針對大直徑，特別是4m以上單件小批量加工曲麵時，製作拉伸模具的成本高，需專用的拉伸液壓機床（chuáng）設備，產品（pǐn）質量（liàng）和（hé）生產周期（qī）受到很大（dà）影響，利用大型數控（kòng）立式車床，製作三圓弧複合旋（xuán）輪及（jí）工裝，采用旋壓快速成形加工技巧，大幅提高產品的質量和生產效益（yì）。

大型薄壁曲麵的成形加工，特（tè）別是單件小批量生產模式，如在（zài）生產過程中，單純采（cǎi）用（yòng）傳統凸凹模或（huò）胎具方法製作，模（mó）具胎具精（jīng）度尺寸要求（qiú）高，結構大（dà），需專用的大型拉（lā）伸液壓機床設備，導致成本高，生產周期長（zhǎng）。我所（suǒ）生產眾多型號的（de）密封容器，頂部均為大型薄壁曲麵，尺寸為4～5m，壁厚3m m，曲（qǔ）麵伸度260～4 6 0 m m ，采用（yòng）傳統的方法存在（zài）以上問題，針對此難題，進行技術攻關，解決瓶頸，創新（xīn）加工方法（fǎ），利用大型立式車床，製作（zuò）三圓弧複合旋輪及工裝，采用（yòng）旋壓快速成形進（jìn）行加工，極大的降低了生產成體，生（shēng）產周期僅2～3h完成加工，現以我所生產的型號圓柱形密封容器（qì）頂部薄壁曲麵生產為例，介紹生產加工方法及經驗。

1. 典（diǎn）型工件產品介紹

兩用圓柱形容（róng）器的生產，其頂部（bù）和直（zhí）徑4 400mm的超（chāo）大（dà）型薄壁曲麵，壁厚（hòu）薄，隻有（yǒu）3mm，材料為LF21-0鋁板（bǎn），工件如圖（tú）1所示，因達不到一定的批量（liàng），不適合采用模具胎具製作，加工難度高，針對（duì）這（zhè）一難題，進行技術攻關，采用（yòng）大型薄壁曲麵車床快速旋（xuán）壓加工方法，交付產品。

圖1 兩用圓柱形（xíng）容器頂部曲麵

2. 薄壁曲麵車床快速旋壓

加工方法原理拉伸旋壓成形主要依（yī）靠坯料沿半徑（jìng）方向上的伸（shēn）長變形來實現毛坯彎曲塑性變形，過程（chéng）中毛坯的厚度（dù）方（fāng）向上外表麵伸長量大於（yú）內（nèi）表麵伸長量，而材料表麵由平麵變為凹形球麵，麵積在不斷增大，是它（tā）的主要變形方式。在成型過程中可以（yǐ）明顯看到坯料球麵的變化。

該超大球形曲麵旋（xuán）壓加工方法（fǎ）是將一定厚度、延展性好的鋁板周邊固定在環形法（fǎ）蘭工裝上，要保證鋁（lǚ）板與支承法蘭緊固，法蘭與鋁（lǚ）板一起放置在大型立（lì）式車床平台（tái）上（shàng），提高到產品圖樣要求的（de）高（gāo）度，找正（zhèng）裝夾。采用專用旋壓裝置，編輯球麵圓（yuán）弧曲線程序，等距補正（zhèng）的加工方案對鋁板分層次循序漸進，快速旋轉並向下（xià）按圓弧軌跡加壓進給，實現球形曲麵快速成形。

3. 工裝設計

針對同一型號產品內外多種尺寸（cùn）球（qiú）形曲麵的要（yào）求，經過研（yán）究，確（què）定在超大球形封頭（tóu）旋壓加工（gōng）過程中，需要設計通用工裝，實現平台化標準，即範（fàn）圍相近並（bìng）小於工（gōng）裝可選用，統一（yī）支撐工裝，節（jiē）約加工成本。

（1）支撐工裝設計及材（cái）料裝夾定（dìng）位　材料鋁板需固定在（zài）直（zhí）徑符合（hé）的工裝支撐法蘭工裝上，工（gōng）裝起（qǐ）固定和支承（chéng）作（zuò）用，向下旋壓（yā）。旋壓過程中采用編寫程序，偏移Z 軸（zhóu）仿形加（jiā）工的加工（gōng）工藝方法。即（jí）材料中心最先成型，逐漸向邊緣擴展，如圖2、圖3所示加

工藝方法。

圖2初次拉伸

圖（tú）3二次拉伸

設計支承工裝圓環狀，材質為Q235，直徑為4 520mm，圓環寬度為130mm，高度120mm，圓上均布製作48個M12的螺紋孔，以便於平整均勻緊固壓緊毛坯鋁板，避免（miǎn）旋壓拉伸（shēn）邊緣（yuán）產生拉伸變形褶皺現象。支撐工裝如（rú）圖4所示。

圖4支撐工裝

（2）設計製作立式車床專用旋壓刀杆　使用的旋壓裝置為采用滾輪向鋁板施壓的裝置，根據向鋁板加壓的情況，設計輪子的直徑為140mm，鋁板材料LF21-O易延伸，但表麵（miàn）硬度低，為了避免在拉伸（shēn）過程（chéng）中內表麵出現壓痕，影響表麵粗糙度，同（tóng）時，有效避免多次（cì）旋壓後內表麵表（biǎo）麵積增（zēng）加，導致產品中心出現（xiàn）褶皺現象，輪子材料采用非金屬聚（jù）氨酯製作。並製作滾輪安裝在刀架上的輔助裝（zhuāng）置滾輪架，滾輪架為保證良好的性能，采用45調質鋼整體加工成形，滾輪架裝夾柄（bǐng）截麵設計為平行四邊形，並傾斜37°，裝夾後自然形成8°～10°的螺旋切入角，使加工過程更容易切入，更加平（píng）穩。滾（gǔn）輪旋壓裝（zhuāng）置（zhì）結（jié）構、裝配（pèi）如圖5、圖6所示。

圖5旋壓刀杆結構分解

1—心軸　2—擋圈　3—軸承　4—刀杆　5—軸承座　6—螺母（mǔ）　7—旋壓滾輪（lún）

圖6旋壓刀杆裝配

4. 分層旋（xuán）壓拉伸加工

工件加工的具體步驟如下：① 將已拚焊（hàn）完成的厚3 m m 、直徑約 5 m 的鋁板，固（gù）定（dìng）在支承（chéng）工裝法蘭圓環（huán）上，用4 8 個 M 1 2 螺（luó）釘緊固，壓緊過程中保（bǎo）持，邊緣平整。②旋壓的滾輪裝置安裝（zhuāng）在刀架上，滾輪方向保證垂直於機床台麵，以中心對刀。③在（zài）旋壓（yā）加（jiā）工時采（cǎi）用由邊緣向中心進刀方（fāng）式，采用較大的切削速度 3 0 0 ～ 5 0 0 m/m i n，進給量2～5m m/r，提升加工（gōng）效率（lǜ）。④編製球麵圓弧曲（qǔ）線程序，確定球麵半徑為工件（jiàn）最終值（zhí），保持球麵半徑不變，采用Z向偏移的加工步驟，多次循序漸近（jìn），旋壓拉伸成形，圓弧深度留3m m精整加工量，如圖3、圖7所示，完成精加工。注意：根據（jù）材料延展率（lǜ）、產品直徑和旋壓拉伸深度（dù）、壁厚（hòu）等確定拉伸（shēn）深度和每次刀具軌跡的大小。保證材料旋壓（yā）拉伸過程中均勻受力，避免局部加工硬化。⑤鬆動緊固螺釘，釋放應力（lì），減少變形（xíng）回彈，再次緊固螺釘。⑥精整加工時，保持球麵半徑（jìng）不變，旋壓（yā）拉伸深度（dù）為3 m m ，同樣的加工軌跡，采用1.5m m/r進給量，一次（cì）成形，如中心退刀時反彈量大於1mm，再次精整（zhěng）加工。⑦切割（gē）球麵曲線最大外（wài）圓成形，拆卸工（gōng）件各工裝。

圖7加工（gōng）過程

在整個加（jiā）工過（guò）程中，始終以（yǐ）分（fèn）層次循序漸（jiàn）近的操作原則（zé），使被加工材料能夠充分均勻的延展拉伸，使材料拉伸點達到均（jun1）衡狀（zhuàng）態，以確保拉伸過程中不會因過渡拉伸造成加工硬化和材料局部超出延展率破裂（liè）現象，加工完成後表麵（miàn）形狀誤差小於1mm，表麵保持光滑無任何劃傷。加工中，可針對毛坯（pī）材料（liào），旋（xuán）壓滾輪材質可采用工具鋼、鋁青銅、尼綸和（hé）聚氨（ān）脂等。加工後工件實（shí）物（wù）如圖8所示（shì）。

圖（tú）8加（jiā）工後工件實物

5. 經濟效益分析

采（cǎi）用旋壓加工兩用容器超大球形曲麵，與其他加工方法相比，不需製作專用模具，成本（běn）極低，至（zhì）少節約經費30萬元，節省生產周期＞3個月，而（ér）且加工工序少（shǎo），不需要專用的熱處理去（qù）除應（yīng）力，外形尺寸精度能達到GB/T1804-m要求，表麵質（zhì）量好，產品順利交付。在共享平台化支撐環基礎上簡單增加過渡環，實現了眾多型號不同（tóng）尺寸球形曲麵的加工。

6. 結語

旋壓加工（gōng）超大薄（báo）壁球形曲麵是一種（zhǒng）創新（xīn）工藝方法，對於大型（xíng）、薄壁的鋁合金封（fēng）頭有積極的（de）推廣作用，它（tā）基本方法是將薄壁、延展性好的鋁板周邊固（gù）定在環（huán）形法蘭工裝上，在（zài）機（jī）床工作台上墊高裝夾固定（dìng），用專用設計（jì）製作的滾輪裝置旋（xuán）壓，對鋁板分層次循序漸近，旋壓拉伸，實現球麵形狀。該法具有（yǒu）優越的經濟性和實用性，具有加工（gōng）變（biàn）形力（lì）小、節約原材、工序少、成本低（dī）和生產（chǎn）周（zhōu）期短等優點。

投稿箱：
如果您有機床行業（yè）、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯（jí）部，郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多相關信息

名企推薦（jiàn）

業界視點

| 更多

行業數據

| 更多

博文選萃

| 更多

數控機床