[doc格式] 10型旋压机猎枪管旋压成形的因素分析与结构设计

[doc格式] 10型旋压机猎枪管旋压成形的因素分析与结构设计 10型旋压机猎枪管旋压成形的因素分析与 结构设计 GX一10型旋压机猎枪管旋压成形的因素 分析与结构设计 姜桂荣?李大龙?吕玫?钱志平?曹跟基?于波?吴正勇? (?燕山大学机械学院,河北秦皇岛066004;?常州机电职业技术学院,江苏常州213164) 摘要:介绍了一种新型猎枪变径细长管类型强力旋压成形机的工作原理及结构特点,并侧重分析了变径细 长管,薄壁的旋压工艺试验影响成形的主要因素和解决理念.确定出合理的工艺参数,提出具有参考 价值的依据. 关键词:旋压机细长套管优化设计 FactorsAnalysisandStructureDesignonSpinningFormationof HuntingGunTubesonGX——10SpinningMachine JIANGGuirong?, LIDalong? , LVMei? , QIANZhiping?,CAOGenjin?,YUBo?,WUZhengyong? ((~)CollegeofMechanicalEngineering,YanshanUniversity,Qinhuangdao066004,CHN; (~)ChangzhouInstituteofMechatronicTechnology,Changzhou213164,CHN) Abstract:Theworkprincipleandstructurefeaturesofanewtypeofspinningmachinefordiameter—changedthin — longtubesofhuntinggunswereintroducedinthispaper.Further,maineffectfactorsandsolving conceptionsonspinningformationduringtheprocessexperimentsofthediameter——changedthin——long tubeandthinplatewereanalyzedSOthatthereasonableprocessparametersweredeterminedandsome valuableresearchbaseswereproposed. Keywords:SpinningMachine;Thin—longTube;OptimizationDesign 变径细长薄壁套筒和管形类工件可以采用新型无 切削加工方法.例如,猎枪管等,因为其长度与直径比 值较大,壁薄,几何精度要求高.若按管形坯料拉,镗, 车,挤,直五步加工法满足不了现在大批量生产的需 要.现采用无切削旋压加工法.并在C630机床上附 加一套旋压装置,改装成一台旋压细长薄壁变径猎枪 管类型工件的旋压机.经实际应用,达到了设计目标. 1GX一1O型旋压机的设计目标 根据变径细长薄壁套筒和管形工件的成形条件, 对旋压装置提出了如下要求: (1)具有足够的机械强度,以便能承受载荷. (2)造价低,设计,制造周期要短. (3)满足该类工件的加工精度要求. (4)结构先进可行,附件装置和工件的装卸方便, 易于操作便于维修. 按照这些要求,确定在已有的机床上进行改装设 计,在不增大机床功率的前题下,构设一组可拆卸的旋 压机构,根据工件厚薄程度进行选择组装,配以强力旋 压的工艺方法完成套筒,细长薄壁管形件的加工. 2猎枪管强力旋压工艺成形影响因素的分析 为确保设计一次性成功,针对猎枪细长薄壁管件 的长度与直径比值通常大于15,造成影响旋压工艺成 形因素很多,但主要梳理以下五点因素在工艺技术上 需要解决: (1)提高芯模刚度;旋压时防止芯模不具备足够 的刚度,引起工件跳动差大,壁差和直线度技术指标满 足不了,影响工件质量; (2)如何保证三旋轮旋压工作中的同步,是延用 4诸静.模糊控制原理与应用.北京:机械工业出版社,2003. 第一作者:肖露,女,1977年生,讲师,主要研究方 向:先进制造技术. l簪UuuO牛用 (编辑蔡云生)(收稿日期:2007—04—15) 文章囊隅-8l025纛纛麓_囊 如果像零发本文e蒲徽章编号囊旗意见调查表吊酶籀痊位置 - 79? 设计与研究Des_叼nandResearch 传统方法还是大胆创意新结构; (3)毛坯尺寸和旋压道次的合理选择; (4)旋轮工作角,圆角半径R; (5)进给比,减薄率等的选择. 3结构与工作原理 基于以上影响工件成形因素分析,旋压课题组设 计和开发出一种由C630机床改装成的新型Gx一1O 型猎枪管类型的旋压加工设备.其结构与工作原理见 图1所示. 1一床身;2一滑板箱;3—手柄;4一卡盘;5一旋轮与支座; 6一工件;7一芯模;8—仿形授及架;9—尾顶机构. 图1Gx-10旋压机床结构示意图 设备独特结构在于床身分为两层.下层为固定主 床身,上层为可调床身1.可调床身上面设有可调仿 形架,仿形架上安装的固定仿形板8和通用的卡盘夹 紧机构4及尾顶机构9,在滑板箱2上装有一个自行 设计的新型刚性同步的三旋轮机构5.刚性同步三旋 轮…见图2.旋轮座7的上部设计成半圆形,下部两 侧有导轨,旋轮座可在机床面的导轨上沿平行工件轴 线方向作移动.旋轮座的中心即是旋压机床的主轴中 心.驱动盘1安装在旋轮座上部后面的一个圆台9 上,并可绕圆台转动.驱动盘1加工出3个互成120. 角的圆孔,其中心处加工一个圆孔,此孑L与旋轮座上的 圆台相配合.连杆2的一端与滑块3配合,并在圆台 1一驱动盘;2—连杆;3—滑块;4—旋轮;5一油缸;塞杆;7一 旋轮座;8一导轨槽;9一圆台. 图2附加旋轮装置 ? 80? 9侧面加工3个互成120.角的导轨槽8.3个导轨槽 的对称线的交点和圆台9的中心线都在旋轮座的中心 线上.这样3个装有旋轮轴 承箱的滑块便可分别在互为 120.角的3个滑槽中移动, 油缸5的缸底与驱动盘的耳 环铰接,旋轮座上的支架与 活塞杆6铰接.旋压装置机 构中的三旋轮刚性同步机械 运动.如图3所示,即当油:二霎6__;3--活塞~杆 缸向上运动时,带动驱动盘17一旋轮座. 围绕旋轮座7的中心逆时针图3同步原理分析示意图 转动,从而使3个连杆2分 别带3个滑块在3个导轨槽中同时运动,实现3旋轮 的同步径向进给运动.当油缸向下运动时,带动驱动 盘1顺时针转动,则3个滑块将被同时带回.使得3 个旋轮同时张开,实现回程运动.达到刚性同步的技 术要求. 该机的工作原理如图1所示.首先借助光杠传动 将滑板箱2上旋压装置5移动到卡盘4附近,使旋轮 处于起始位置,将毛坯6套在芯棒7上,一端由卡盘4 夹紧,另一端用尾顶座9顶住,然后启动主轴使毛坯和 芯棒转动.摇动旋压进给手柄3使旋轮进给到预定的 第一道次的减薄率位置,然后用光杠传动,使旋轮轴向 移动,旋轮按预定仿形板轨迹与自转的芯模保持一定 量的间隙,且沿芯模母线方向做进给运动,而旋轮以适 当的轴向,径向压力保证工件实现局部变形,形成”螺 旋环”并使”旋环”移动.使猎枪管坯金属产生螺旋环 集合点的连续朔性变形,贴靠芯模,管壁减薄,金属纤 维伸长,长度增加.旋压过程中,旋轮不仅实现纯径向 进给动作,而且因滑块前后,左右四方面均具备导轨结 构,从而满足了旋压在工件中的足够刚度,并且能满足 正旋和反旋要求,直至第一道次旋完.这样反复的作 业,经过数道次的旋压,达到工件质量要求. 该装置程序控制采用液压(含液压仿形)/PLC可 编程控制器系统. 4猎枪管旋压工艺各项技术指标的设定 4.1毛坯尺寸和旋压道次的确定 猎枪管工件尺寸如图4所示. 考虑猎枪管结构的细长,变径,管壁相对直径较 薄,断面变化大的形状特点,采用正旋法.工件材料为 40Cr.按着强力旋压金属体积不变原则,给出旋压毛 坯尺寸;D0=26mm,do=16.8l13mm,f0=180 等’uuo平帚lu朋 mm.旋压的道次利用了材料总减薄率来决定,猎枪管 总减薄率R0=(to—t)/0.式中t0=4.6mm,t=1.3 mm,R.:72%,分成三道次,每次减薄率在30%, 40%范围内.毛坯经三次旋压可达到零件尺寸要求, 第三道次的旋压可将管口缩径部分同时旋出.其旋压 工艺过程见图5所示. 一暑L罟 暑l————’ 23O64.{ 100 10 760 图4猎枪管工件示意图 1—第一道次;2一第二道次;3一第三道次(包括缩径) 图5旋压工艺过程图 4.2旋轮工作角,圆角半径的确定 旋轮工作角度Ot及工作圆角半径尺的设计是否 合理将直接关系到旋压工艺是否成功. 若旋轮工作角度过大,使旋压加工中的轴向分力 加大,导致材料堆积现象发生,工件表面粗糙度明显下 降,甚至出现鳞片状缺陷,圆度,直线度超差. 若工作圆角半径确定的偏大,可重复旋轮轨迹 部分,工件表面粗糙度值小,表面性能提高,但过大则 旋压力增加,工件容易产生扩径,若半径减小,单位 接触压力增大,工件的贴模性能好,然而R越小工件 表面越粗糙,旋轮压痕可见. 根据相关文献 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 …介 绍及经验,选用工作圆角半 径为4.2mm,工作角度 为25.,图6为旋轮工作面形 状示意图.试验结果表明是 合理可行的. 图6旋轮工作面形状 4.3旋轮的进给进速度l,及减薄率风 旋轮的进给速度值选择是否合理,直接关系到 产品能否成形问题.如果值选择过小,工件容易扩 径,形状公差超差,椭圆度增大;如果值选择过大,会 使旋压力和工件壁厚增大,表面粗糙度值变大,还容易 收径.所以在第1,第2道次上我们采用较大的进给 比以保证被旋压后的细长筒管能够得到较好的收径 zuu毕弟lu旯日 Des_蝈nandResearch设计与研究 (贴模),利于成品工件道次旋压成功. 减薄率值选择过大,虽然可以减少旋压道次, 提高生产效率,但不可避免地金属在旋轮前产生严重 堆积现象,形成表面叠皮和扩径;减薄率风值选择过 小,毛坯截断面变形不明显,裂纹容易出现在内表面 里.这样,把第3道次的减薄率值取的稍大,改善 其内部表面粗糙度,提高精度.同时合理地利用了稍 有扩径的特点,使工件易于卸下.所以旋轮的进给比 与道次减薄率相匹配的问题,对旋压工艺的合理性,稳 定性和保证产品质量都起着核心作用.选择不合适将 使旋压失败,产品报废.经过大量的试验和类比,我们 选取减薄率R.=20%,30%,进给速度=0..6,1.05 mm/r左右,即可获得较好的产品. 4.4自动控制的设计 该机床利用了液压控制,包括液压仿形和PLC可 编程控制器系统进行程序控制,以提高材料利用率和 生产效率,并且改善了工件表面的粗糙度和材料内部 机理. 5应用 该装置的各部分结构和各项参数的选定,通过猎 枪枪管毛坯数次的旋压成形的试旋,调整,并经实际运 用,证明了三旋轮刚性同步结构性能稳定,结构简单可 靠,控制性能稳定,总设计思想合理可行,整机运行工 况良好,实际操作中工件表面达到了产品图纸规定的 尺寸和精度要求,质量有很大提高.如切削加工工艺 的壁厚差<3%,经旋压成形的壁厚差<1%;旋压成形 工艺代替切削加工,节省了铰孔,挤光,仿形粗车,精 车,缩口等工序,其工时降低率为71%;管内壁表面粗 糙度达到R.0.8m之上.具有较高的经济效益. 参考文献 1姜桂荣,张树存.一种新型刚性同步装置的研究与开发.制造技术与 机床,2003(9):49—50 第一作者:姜桂荣,1953年生,女,教授,已发表论 文5O余篇,主要研究方向:机械结构设计和金属旋压 成形设备设计.参加国家重点工业性试验项目:”大 型容器封头无胎冷旋压设备及工艺”研究和0.8In, 1.6m,2.4In,3.2m等无胎旋压成形机系列产品的研 制工作. (编辑孙德茂)(收稿日期:2008,03—11) ? 81-