小直径薄壁钢管缩颈滚珠旋压工艺研究

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1、制造技术研究航天制造技术小直径薄壁钢管缩颈滚珠旋压工艺研究郭强温树斌韩冬李增辉张岩（西安航天动力机械厂，西安710025）摘要：为了实现小直径薄壁不锈钢管局部缩颈，采用一种新型的无模浮动滚珠旋压法，设计并制造了一套滚珠旋压专用工装，充分利用车床的基本功能，通过工艺试验，解决了薄壁管缩颈的技术难题。在工艺试验过程中，获得了不同转速、进给比条件下的旋压结果，通过对比分析，当主轴转速为118r/min，轴向进给比0.5mm/r时，缩颈段成形效果最佳。关键词：薄壁管；缩颈；滚珠旋压；工艺参数ResearchonBallBearingSpiningTechn

2、icsforLocalNeckingofThin-walledSteelTubewithSmallDiameterGuoQiangWenShubinHanDongLiZenghuiZhangYan(Xi’anAerospacePowerMachineFactory,Xi’an710025)Abstract：Inordertorealizelocalneckingeffectofstainlesssteeltubewithsmalldiameterandthinthickness,anew-stylefloatingballspiningmethod

3、withnomandrilwascarriedout,andasuitofspecialfrockswasdesignedandmanufactured,sufficientlyutilizedbasalfunctionofthelathe,thetechnicproblemwassolvedaccordingtotechnicstrial.Spiningresultwasachievedintheconditionofdifferentrotatespeedandratioofprogressinprocessoftechnicstrial,co

4、mparingwithdifferentresults,whenrotatespeedwas118r/min,ratioofprogresswas0.5mm/r,theeffectofneckingsegmentwasthebest.Keywords：thin-walledtube；necking；ballbearingspinning；technologicalparameter1引言一种小直径薄壁不锈钢管是某核电站控制装置管身有四处缩颈段，缩颈段外径为(10.30±0.03)mm，系统的关键零部件，如图1所示。该零件具有薄壁、该产品整体结构虽然

5、简单，但缩颈段尺寸精度、形位大长径比大等特点。管坯壁厚0.5mm，外径Φ12.9mm，公差要求高，采用传统工艺方法加工，难度极大。图1零件结构示意图作者简介：郭强（1982-），硕士，材料加工工程专业；研究方向：金属材料旋压工艺研究以及工装模具设计。收稿日期：2014-05-0643制造技术研究2014年8月第4期目前，滚珠旋压已十分广泛地应用于制造薄壁回对滚珠旋压成形高精度薄壁管有重要参考意义。转体空心件，特别是适合用于此类小直径薄壁管加工。与其他工艺相比，滚珠旋压可以更有效地控制变2滚珠旋压模型建立形时材料的周向流动，实现薄壁管局部缩颈，且能保

6、[1]证不锈钢管有较高的尺寸精度和表面粗糙度。国内2.1旋压工装结构[2]很多学者对滚珠旋压进行了研究，江树勇、薛克敏等针对上述产品的结构特点，本文提出了一种新型运用神经网络模型对薄壁筒形件滚珠旋压成形过程的变径管无模浮动滚珠旋压法，设计并制造了一套滚进行了分析，并对产品可能存在的表面缺陷进行了预珠旋压专用装置，图2所示为变径管无模浮动滚珠旋[3]测。张士宏、吴江等通过分析薄壁管滚珠旋压过程压结构示意图。设计过程中，涉及的工装包括：卡盘、金属的成形规律，为进一步优化旋压工艺参数提供了模环、滚珠、压块、叉形推杆、夹头、套筒、尾顶、[4]参考依据。王芳

7、、张宁等建立了GH4169薄壁钢管小托板、刀架。工装按功能分为两大类：旋压装置和滚珠旋压三维有限元模型，并采用Deform-3d软件模送料装置，其中，旋压装置主要由模环、滚珠、压块、拟分析其成形过程，结果发现，产品表面出现波纹，叉形推杆、小托板、刀架、堵头组成；送料装置由夹端面呈喇叭口状，以及钢管发生扩径等现象，从而获头、套筒、尾顶组成。得了旋压工艺参数对以上特征的影响规律，这些工作图2变径管无模浮动滚珠旋压结构示意图1—卡盘2—模环3—滚珠4—压块5—管坯6—叉形推杆7—夹头8—套筒9—尾顶10—小托板11—刀架12—堵头2.2工作原理径的滚珠（

8、钢珠），将滚珠逐个均匀装在模环内，压块与模环之间采用间隙配合，将压块推入模环，然后转动小托板上的刻度盘带动固定在刀架上的叉