薄壁铝合金锥形件旋压成形工艺

薄壁铝合金锥形件旋压成形工艺 薄壁铝合金锥形件旋压成形工艺 旋压成形
4 旋压设备与产品 4.1 旋压设备 旋压机按机械自动化程度分有手动式和自动式； 按机械自动化程度分有手动式和自动式 旋压机按机械自动化程度分有手动式和自动式；按产品 类型分有通用型和专用型等。 类型分有通用型和专用型等。 在铝合金灯罩的大批生产乃至中小批生产中， 在铝合金灯罩的大批生产乃至中小批生产中，都用作专 用自动旋压机
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5.2 铝合金灯罩旋压成形过程中的缺陷控制 5.2.1 表面质量控制 1)铝的表面容易产生伤痕， 1)铝的表面容易产生伤痕，应充分注意旋轮的圆角半 铝的表面容易产生伤痕 径和进给速度等因素。 径和进给速度等因素。 2)铝容易产生氧化铝粉和剥离，应注意旋轮形状的确 2)铝容易产生氧化铝粉和剥离， 铝容易产生氧化铝粉和剥离 例如取稍大的旋轮圆角半径。 定，例如取稍大的旋轮圆角半径。对铝材使用硬质合金旋 轮也能达到良好的表面粗糙度，氧化铝粉不容易粘附在旋 轮也能达到良好的表面粗糙度， 轮上。 轮上。
断裂 褶皱
薄壁铝合金 锥形件
传统工艺
缺陷类型
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2 旋压成形工艺 2.1 旋压原理 旋压是将平板或空心坯料固定在旋压机的模具上， 旋压是将平板或空心坯料固定在旋压机的模具上，在坯料 旋压机的模具上 随机床主轴转动的同时，用旋轮或擀棒加压于坯料， 随机床主轴转动的同时，用旋轮或擀棒加压于坯料，使之产生 局部的塑性变形。 局部的塑性变形。在旋轮的进给运动和坯料的旋转运动共同作 用下，使局部的塑性变形逐步地扩展到坯料的全部表面， 用下，使局部的塑性变形逐步地扩展到坯料的全部表面，并紧 贴于模具，生产金属空心回转体件的一种回转成形工艺。 贴于模具，生产金属空心回转体件的一种回转成形工艺。
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2.4 旋压成形方式 按加工温度分为冷旋压、 按加工温度分为冷旋压、温 旋压和热旋压。 旋压和热旋压。一般多采用冷旋 压。 按金属变形特征分为普通旋 压和强力旋压。 压和强力旋压。
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鱼骨图： 鱼骨图：
设备 旋压工艺 材料
铝合金 原理 加工成形 方法 旋压机 旋轮 芯模
产品精度低 生产率低 浪费材料 表面 缺陷
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2.2 旋压工艺流程
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旋压成形特点： 2.3 旋压成形特点： 1）接触面积小，单位压力大，可用小吨位的设备加工 接触面积小，单位压力大， 大型空心回转体制品； 大型空心回转体制品； 2）坯料的金属晶粒承受三向变形力，旋压成形后， 坯料的金属晶粒承受三向变形力，旋压成形后， 强度提高。 强度提高。 3）旋压产品具有较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度， 旋压产品具有较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度， 力学性能好。 力学性能好。 4）旋压工具制造简单，更换容易。 旋压工具制造简单，更换容易。 5）缺点：产量较低，品种受到一定限制，多适用于小 缺点：产量较低，品种受到一定限制， 批量多品种的产品。 批量多品种的产品。
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3.4 选用铝材的原则 选用旋压材料时需要对其强度，耐蚀性， 选用旋压材料时需要对其强度，耐蚀性，装饰性 以及成形性等各种性能进行综合的分析，但是很难满 以及成形性等各种性能进行综合的分析， 足所有的性能， 足所有的性能，可以根据用途确定性能的优先顺序来 进行分析。 进行分析。 铝合金灯罩为例，主要讲究它的装饰性。 铝合金灯罩为例，主要讲究它的装饰性。因此对 于制件宜用高纯度铝， 1000系 于制件宜用高纯度铝，即1000系。
3 铝合金 普通塑性加工所用的材料都可用旋压成形， 普通塑性加工所用的材料都可用旋压成形，对旋压实际 使用的材料调查可知，铝占的比例较大。 使用的材料调查可知，铝占的比例较大。
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3.1 铝及其合金板材 铝的比重约为铜和铁的三分之一。它可以减轻结构重量， 铝的比重约为铜和铁的三分之一。它可以减轻结构重量， 用途很广，并且常用旋压成形。 用途很广，并且常用旋压成形。 铝合金的分类： 3.2 铝合金的分类：
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3.3 铝合金的旋压性能 铝合金的性能受添加元素的种类及其添加量的影响， 铝合金的性能受添加元素的种类及其添加量的影响，因 此应根据使用目的选择具有最佳性能的合金。 此应根据使用目的选择具有最佳性能的合金。 (1)1000系合金 (1)1000系合金 工业纯铝，光泽性极好， 工业纯铝，光泽性极好，旋压成形 性也好，因而用作照明器具。 性也好，因而用作照明器具。 (2)2000系合金 (2)2000系合金 即硬铝和超硬铝，旋压成形方面，用于压力容器的收口。 即硬铝和超硬铝，旋压成形方面，用于压力容器的收口。 (3)3000系合金 (3)3000系合金 在铝中加有锰，在旋压成形中， 在铝中加有锰，在旋压成形中，它们被用来制造各种器皿 和容器。 和容器。
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5.3 结论 铝合金灯罩旋压成形易产生表面缺陷、褶皱、断裂等缺陷。 1) 铝合金灯罩旋压成形易产生表面缺陷、褶皱、断裂等缺陷。 必须通过旋压实验发现旋压变形中存在的问题及原因。 2) 必须通过旋压实验发现旋压变形中存在的问题及原因。 旋压力振荡和减薄率过大是工件旋压断裂的主要因素。 3) 旋压力振荡和减薄率过大是工件旋压断裂的主要因素。 旋压工艺中妥善协调减薄率、转速、 4) 旋压工艺中妥善协调减薄率、转速、进给量可以有效控制铝 合金灯罩旋压成形质量。 合金灯罩旋压成形质量。
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4.2.2 旋轮 材质： 高铬工具钢, 材质：Cr12MoV 高铬工具钢, 热处理工艺：淬火前进行正火消除应力, 热处理工艺：淬火前进行正火消除应力, 淬火硬度为 57~59HRC。 57~59HRC。 形状尺寸：根据产品设计要求以及旋压设备对旋轮最 形状尺寸： 大和最小尺寸的要求来确定。工作表面要进行抛光, 大和最小尺寸的要求来确定。工作表面要进行抛光, 使其 表面粗糙度达到0.4mm 0.4mm。 表面粗糙度达到0.4mm。 4.2.3 芯模 要求：兼顾强度、 要求：兼来自百度文库强度、刚度及韧性 材质： 材质：20CrMnTi 钢 热处理工艺：表面淬火，淬火硬度为45HRC。 热处理工艺：表面淬火，淬火硬度为45HRC。 45HRC
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5.2.3 壁部断裂控制 原因分析： 原因分析：旋轮进给速度 过快或过慢、 过快或过慢、芯模与旋轮的间 隙过大，减薄率过大等， 隙过大，减薄率过大等，使铝 出现非正常变形, 锥出现非正常变形, 严重拉薄 直至断裂 断裂。 直至断裂。 措施： 措施： 1)适当减小减薄率，并在最大进给速度以内旋压。 1)适当减小减薄率，并在最大进给速度以内旋压。 适当减小减薄率 2)芯模与旋轮的间隙应留得适当。 2)芯模与旋轮的间隙应留得适当。 芯模与旋轮的间隙应留得适当 3)从材料方面分析是否容易开裂。 3)从材料方面分析是否容易开裂。例如冲裁毛坯时擦伤了 从材料方面分析是否容易开裂 外周就会从边缘开始产生纵向裂纹； 外周就会从边缘开始产生纵向裂纹；粗大的晶粒将承受大的拉 伸变形而容易导致壁部断裂。 伸变形而容易导致壁部断裂。
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薄壁铝合金锥形件旋 薄壁铝合金锥形件旋 成形工艺 压成形工艺
加工2班
王浩霖
涂良炜
陈少永
2011.11.16
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1 旋压技术的发展 18世纪60年代末期， 18世纪60年代末期，德国出现了第一个金属 世纪60年代末期 旋压技术的专利。最早的旋压设备由人力驱动， 旋压技术的专利。最早的旋压设备由人力驱动， 使用棒形工具使坯料成形， 使用棒形工具使坯料成形，只用于小批量生产和 加工较软金属材料的零件。 加工较软金属材料的零件。 随着工业技术的进步， 随着工业技术的进步，旋压技术有了重大 的突破。 20世纪中叶以后 世纪中叶以后， 的突破。在20世纪中叶以后，普通旋压有了如 下三个方面的重大进展： 下三个方面的重大进展： 一，普通旋压设备逐渐机械化。 普通旋压设备逐渐机械化。 60—70年代出现了能单向多道次进 二，在60—70年代出现了能单向多道次进 给的、电气液压程序控制的半自动旋压机。 给的、电气液压程序控制的半自动旋压机。 60年代后期 发展了数控(NC CNC控 年代后期， (NC和 三，60年代后期，发展了数控(NC和CNC控 制系统)和录返系统(PNC系统)的旋压机。 (PNC系统 制系统)和录返系统(PNC系统)的旋压机。
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目前，世界上很多工业部门广泛采用了旋压技术。 目前，世界上很多工业部门广泛采用了旋压技术。 据日本塑性加工学会旋压分科会对日本403 403个大中小公 据日本塑性加工学会旋压分科会对日本403个大中小公 司的产品调查结果， 司的产品调查结果，用旋压法生产的制品约占所调查制 品总数的一半（如下表）。 品总数的一半（如下表）。
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(4)5000系合金 (4)5000系合金 即铝—镁合金。此系合金的种类多， 即铝—镁合金。此系合金的种类多， 用于旋压的制件也多， 用于旋压的制件也多，如三构件轮辋车轮 各种规格的封头等。 、各种规格的封头等。 (5)7000系合金 (5)7000系合金 其中的Al—Zn—Mg-Cu系合金， 其中的Al—Zn—Mg-Cu系合金，在铝合金中它的强度最 Al 系合金 通过旋压制造飞机零件和体育用品。 高，通过旋压制造飞机零件和体育用品。
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4.2 旋压工艺装备 4.2.1 整形与整修模具 为保证产品质量和定位精度, 为保证产品质量和定位精度, 对拉深毛坯需进行整形以便同 轴度和平面度提高。另外应对被旋压毛坯的外缘进行整修, 轴度和平面度提高。另外应对被旋压毛坯的外缘进行整修, 保证 表面平整。 表面平整。
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5 铝合金灯罩旋压成形的缺陷控制 旋压是一种复杂的弹塑性变形过程, 旋压工艺参数较多, 旋压是一种复杂的弹塑性变形过程, 旋压工艺参数较多, 包括：减薄率、主轴转速n 进给量f 芯模和旋轮的间隙、 包括：减薄率、主轴转速n、进给量f、芯模和旋轮的间隙、旋 压道次规范、旋轮运动轨迹和旋轮几何形状等。 压道次规范、旋轮运动轨迹和旋轮几何形状等。生产中一般采 用旋压试验摸索工艺参数。 用旋压试验摸索工艺参数。 5.1 零件分析 铝合金灯罩旋压较好地遵循了旋压变形 铝合金灯罩旋压较好地遵循了旋压变形 的正弦规律, 工艺控制手段相对简单、成熟, 的正弦规律, 工艺控制手段相对简单、成熟, 具有良好的工艺性。 具有良好的工艺性。
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5.2.2 起皱控制 原因分析： 原因分析：金属流动受阻导致 主要与减薄率设置过高, ，主要与减薄率设置过高,旋轮进 给速度慢有关。 给速度慢有关。 措施： 措施： 1)在保证工艺的前提下， 减小减薄率。 1)在保证工艺的前提下，适当减小减薄率。 在保证工艺的前提下 2)对板坯进行旋压时， 2)对板坯进行旋压时，应放慢旋轮的进给速度和拖板 对板坯进行旋压时 的送进速度。 的送进速度。 3)旋轮进给速度一定时，加大毛坯转速。 3)旋轮进给速度一定时，加大毛坯转速。 旋轮进给速度一定时