旋压成形技术

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二、普通旋压成形技术
1）拉深旋压应力应变状况
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f r Ⅱ 毛 坯 R Ⅰ 工 件 t0 芯 模
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二、普通旋压成形技术






2、普通旋压的工艺优点： 1）模具制造周期较短，模具费用低于整套冲压模具50 ％～80％左右。 2）近似为点变形，旋压力比冲压力低。 3）可在一次装卡中完成成形、切边、制梗、咬接等多 道工序。 4）可以成形其他成形方法难以成形或不能成形的钛、 钨等稀有金属，并且旋压时实现加热较其它工艺加热成 形方便。 5）制品范围广。普通旋压可以成形出球形、椭球形、 曲母线形、杯形、锥形及变截面带台阶的异形薄壁回转 体零件。
旋压成形技术
汇报人:张锐
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汇报提纲
一、旋压的概念、特点、分类及发展简介 二、普通旋压成形技术 三、强力旋压成形技术 四、特殊旋压成形技术 五、建议
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一、旋压的概念、特点、分类及发展简介


1、旋压成形的概念 旋压是综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、环 轧、横轧和滚压等工艺特点的少、无切削的先进 加工工艺，广泛地应用于回转体零件的加工成形 中。是根据材料的塑性特点,将毛坯装卡在芯模上 并随之旋转，选用合理的旋压工艺参数，旋压工 具（旋轮或其他异形件）与芯模相对连续地进给， 依次对工件的极小部分施加变形压力,使毛坯受压 并产生连续逐点变形而逐渐成形工件的一种先进 塑性加工方法。
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二、普通旋压成形技术





4）拉旋转速 拉旋时工件转速适度增大有助于增加变形的稳定 性，工件的转速与材料、壁厚、直径、及设备的 刚度有关，常用圆周速度表示。常用材料圆周速 度选择的参考数据如下： 纯铝200～750m/min ； 阴极铜150～450m/min ； 黄铜200～650 m/min ； 不锈钢250～550 m/min ； 拉伸钢300～500 m/min。
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一、旋压的概念、特点、分类及发展简介
4、旋压成形技术发展简介 旋压技术作为一种先进的工艺加工方法与我 国古代的陶瓷制坯作业相似，并有源于中国之说。 据文献记载，我国远在公元前3500年至4000年的 殷商时代就已采用旋压制作陶瓷制品；至今我国 陶瓷器的加工仍保留了旋压技术的特点。这种制 陶工艺发展到约十世纪初就孕育出了金属普通旋 压工艺，当时将金属（如银、锡和铜等）薄板旋 压成各种瓶、罐、壶和盘等容器（或装饰品）。 我国唐代银碗的表面有旋压痕迹，这充分表明我 国的普通旋压成形技术可追溯到唐代。这项技术， 13～14世纪先传到欧洲。1840年前后，旋压技术 又由约旦传到美国。
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一、旋压的概念、特点、分类及发展简介



6）坯料来源广，可采用空心的冲压件、挤压件、铸件、 焊接件、机加工的锻件和轧制件以及圆板作坯料，能旋 压有色金属、黑色金属以及含钛、钼、钨、钽、铌一类 难变形的合金金属. 7）在旋压过程中，由于被旋压坯料近似逐点变形，因 此，其中任何夹渣、夹层、裂纹、砂眼等缺陷很容易暴 露出来。这样旋压过程也附带起到了对制品的自动检验 的作用。 8）金属旋压与板材冲压相比较，金属旋压能大大简化 工艺所使用的装备，一些需要多次冲压的制件，旋压一 次即可制造出来。降低了模具制造成本。
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一、旋压的概念、特点、分类及发展简介

最古老旋压设备主要是由人力驱动，使用棒形工 具使坯料成形。后来又借助于水利和蒸汽动力驱 动。初级阶段，主要用于薄壳零件的批量生产； 因受限于操作者技术的熟练程度和体力，发展受 到制约。我国早期的工艺品制胎和铜铝制品曾采 用手工旋压成型。电动机的出现，使得旋压机的 主轴可以采用电机驱动，进而旋压工具也由原来 的木质擀棒逐渐改用金属旋轮，使得旋压技术有 了重大的突破，其应用范围和加工能力大大地扩 大和提高。在 18世纪 60年代末期，德国出现了第 一个金属旋压技术的专利。
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二、普通旋压成形技术


2）坯料的制备
坯料直径按等面积原则进行计算，考虑工件适量 减薄，坯料直径应小于计算值的3％～5％。薄璧 工件拉伸旋压时，坯料应先将边缘预成形，以防 止在前期旋压道次中起皱，并提高工效。坯料外 缘光滑整齐有利于防止旋压中边缘开裂。
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一、旋压的概念、特点、分类及发展简介
5、旋压成形技术国内外的发展 我国旋压技术发展始于 20 世纪 60 年代初期，先 后有北京有色金属研究总院、北京航空工程研究 所、中国兵器工业第五五研究所、、北京航空航 天大学等单位率先开展旋压技术工艺和设备的研 究。随后，兵器、航空、航天、核工业、汽车等 行业也陆续开展了旋压技术研究与开发。据不完 全统计，当前全国从事旋压技术的单位不断增加， 拥有旋压设备近千台，从事旋压技术的人员数以 千计。目前、大型旋压设备国产数量与进口数量 趋于相当。
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二、普通旋压成形技术




1）从上图可看出 未成形区①的凸缘坯料与旋轮型面Ι接触，，产生 拉伸变形，坯料承受轴向拉应力，切向和径向压 应力，呈两向压缩、一向拉伸的体积应变状态。 变形区②的坯料与旋轮圆角Ⅱ及芯模接触，产生 扎压与弯曲变形。承受轴向拉应力，切向压应力， 厚度方向有压应力σr，呈一向拉伸、两向压缩的 体积应变状态。 已变形区③产生拉伸变形，为轴向伸长、壁厚减 薄呈平面应变状态 。
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一、旋压的概念、特点、分类及发展简介




3、旋压工艺的分类 按照旋压的变形特点，旋压工艺可分为普通旋压和强力旋压（变薄旋 压），简称普旋和强旋。普通旋压属材料形状改变，强力旋压属于材 料厚度变化。 按照旋压的变形条件，旋压工艺可分为热旋压和冷旋压两类。冷旋压 在室温状态下进行，热旋压则是将工件加热到一定温度下进行。热旋 压主要是用于塑性差的难成形材料及旋压变形量大的场合。 按照旋压件的形状特点，旋压工艺可分为筒形件旋压和异形件旋压两 类。由于旋压件都是在其自身的旋转运动中成形的，因此所有的旋压 件都是旋转体零件，例外的只是旋出母线的形状及其与旋转轴线的相 互位置关系不同而已。 由于旋压设备的自动化程度的不断提高，旋压工艺技术的不断改进， 使得旋压技术在原有基础上又派生出了多种旋压成型方法，例如：超 声波旋压法、通用芯模旋压法、斜扎式旋压法、多旋轮的错距旋压法、 劈开旋压法、射流旋压法等。
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一、旋压的概念、特点、分类及发展简介


4）制品范围很广。根据旋压机的能力可以制作大直径薄 壁管材、特殊管材、变截面管材以及球形、半球形、椭圆 形、曲母线形以及带有阶梯和变化壁厚的几乎所有回转体 制件，如火箭、导弹和卫星的鼻锥和壳体；潜水艇渗透密 封环和鱼雷外壳；雷达反射镜和探照灯外壳；喷气发动机 整流罩和原动机零件；液压缸、压气机外壳和圆筒；涡轮 轴、喷管、电视锥、燃烧室锥体以及波纹管；干燥机、搅 拌机和洗涤机的转筒；封头、车轮和气瓶；以及超宽度7 米左右、长9米左右的板材（即将旋压的大直径管材剖开 压平而成）。 5）同一台旋压设备可进行旋压、接缝、卷边、缩颈、精 整等加工，因而可生产多种产品。同时产品规格范围大。
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二、普通旋压成形技术


3）拉伸系数 拉伸旋压坯料的变形程度可采用拉伸系数m表示， 即：m=D/D0,D为工件的直径，D0为坯料的直径。 对于多道次拉深旋压，系数mn是相邻两道次直径 之比：m1=D1/ D0; m2=D2/ D1┄┄mn=Dn/ Dn-1。 拉深系数m的极限值与金属的性能和状态有关， 并受工件的壁厚、直径、及结构等影响。通过选 择合理的拉伸系数确定旋压道次。
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一、旋压的概念、特点、分类及发展简介
国外技术先进的国家，其旋压技术已日臻成熟。 国内旋压技术近年来发展迅速，随着对外引进和 自主创新能力的提高，与国外先进国家旋压技术 的差距正在缩短。
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一、旋压的概念、特点、分类及发展简介




2、旋压成形工艺的特点： 1）在旋压过程中，旋轮（或钢球）对坯料逐点施压，接 触面积小，单位压力可达250～350公斤力/毫米2以上，对 于加工高强度难变形材料，所需总变形力较小，从而使功 率消耗大大降低。 2）坯料的金属晶粒在三向变形力的作用下，沿变形区滑 移面错移，滑移面各滑移层的方向与变形方向一致，因此， 金属纤维保持连续完整。由于金属晶格结构应变，旋压制 品的强度、硬度、抗拉强度和屈服极限都有所提高。 3）强力旋压可使制品达到较高的尺寸精度和表面光洁度。 在旋压过程中，旋轮不仅对被旋压的金属有压延的作用， 还有平整的作用，因此制品表面光洁度高，一般可达 ▽5～6，最好的可达▽8～9，经过多次旋压可达▽10。
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二、普通旋压成形技术


1、普通旋压成形的变形特征 普通旋压主要是改变坯料的形状，壁厚基本不变 或改变较少的一种旋压成形过程。普通旋压主要 通过改变板料直径尺寸来成形工件，是加工薄壁 回转体的无切削成形工艺过程，通过旋轮对转动 的金属圆板或预成型坯料作进给运动而旋压成形。
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二、普通旋压成形技术


3、普通旋压工艺的制定 首先对零件图进行分析，在综合材料、尺寸的精 度、结构的基础上拟定工艺方案。
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二、普通旋压成形技术



4、拉深旋压 拉深旋压简称拉旋，是在芯模上利用旋轮将平板坯料加工 成空心轴对称工件的方法。芯模的外形是工件的内形，芯 模与坯料同步旋转的同时，旋轮与坯料保持局部接触，作 用力较小，多采用单旋轮成形。拉旋也是应用最广泛的普 旋形式之一。 通常我们所说的普通旋压机，严格意义上讲 就是拉深旋压机。 典型产品：弹箭头罩、灯具、封头及回转类装饰品。
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二、普通旋压成形技术




6）进给比 进给比是旋轮纵向进给速度与主轴转速的比值。 拉旋进给比的选择取决于旋轮的几何形状，坯料 的力学性能，工件的表面质量。进给比选择范围 在0.5～5.0mm/r之间。材料的韧性好，工件形状 简单，进给比取大值；工件形状复杂，进给比取 小值。 提高进给比可以提高效率，但对初期道次需相应 减小起旋点仰角，以防止起皱。减小进给比有助 于改善表面粗糙度，过小进给比易造成局部减薄， 不贴膜。采用反推辊时适当加大进给比可防止坯 料减薄过多，常用进给比f=0.5～3.0mm/r。
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二、普通旋压成形技术





5）旋轮轨迹的设定 无论在哪种旋压方式下，旋轮的运动轨迹都是一 个重要的工艺要素，平板拉深旋压成形曲母线形 和筒形件时，旋轮可按渐开线轨迹运动。渐开线 的方程为：（叶山益次郎） X=a(cosβ+βsinβ) Y=a(sinβ-βcosβ) 式中 a——基圆半径 β——起旋点仰角
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二、普通旋压成形技术

普通旋压成形作为发展较早的一项旋压成 形技术，具有悠久的历史。工艺装备技术 发展经历了由手工到机械、由靠模仿型到 录返、数控的全过程。由于零件种类繁多， 所以普旋的成形设备也较为复杂多样。随 着数控技术的发展，数控设备在普旋设备 中的比例明显增加
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