特种特种塑性成型—第5章—摆动碾压.ppt.Convertor.doc

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1、第5章摆动碾压摆动碾压（简称摆碾）是一种盘类零件毛坯塑性成形的新工艺。其工作原理如下：锥模的轴线与摆碾机主轴线成一个夹角α，称之为摆角。当主轴旋转时，带动锥模沿工件作摆动运动，油缸推动滑块把毛坯送进并加压，锥模母线相对于工件轴线作螺旋运动。毛坯在锥形模具作用下高度减小，直径增大，成形为盘类件。摆碾变形的特点是连续局部小变形。摆动碾压可以用较小的设备碾压出较大的锻件；产品质量高、节约材料，可实现净成形、净终成形加工；易于实现自动化。主要用于生产具有回转体的薄盘类锻件及带法兰的半轴类锻件，如齿轮坯、铣刀坯、汽

2、车后半轴等。5.1摆动碾压概况5.1摆动碾压概况国内外研究最早的摆碾成形技术是1906年美国Midvale钢铁公司副总裁slick研制出的摆头倾角为10.7°的I型轴向轧机，该机摆头自转，工件转动并无摆动动作，主要用于钢锭开坯锻造，替代大型锻压设备。1928年英国B&SMassey有限公司创始人Massey设计了摆头公转的轴向碾压机，提出了转动锻造的概念，并获得专利。到1967年，波兰人马尔辛尼克教授将此转动锻造机改进设计成摆头兼具公转﹑章动和章动+公转的冷成型碾压机，并把它命名为摆动模扎机。5.1摆动碾

3、压概况国内外研究综述1970年德国蒂森公司瓦格纳厂制造出锥体模自转+平动工件旋转的轴向扎机，并把它命名为轴向模具扎制机。前苏联于60年代末研制成功锥体模自转+平动﹑工件旋转的锥齿轮温碾压机，并于1972年研制出锥体模公转+自转，工件平动的轴向扎机，并命名为球面运动压力机。设计制造最成功并得到广泛生产应用的有：前联邦德国轴向扎机﹑前苏联锥齿轮扎制机﹑美国摆动模扎机。这些都是锥体模无防转机构而有自转运动的摆碾机，已通用于冷﹑温﹑热碾压成形工艺。另一类：波兰的摆动模扎机﹑瑞士的轨道冷成形压力机是锥体模有防转机构

4、而无自转运动的摆碾机，多用于冷摆碾成形工艺。5.1摆动碾压概况国内外研究综述我国对摆动辗压成形技术的研究起步较晚。1972年上海电机锻造厂开始研制摆辗机，并于1973年研制成功第一台2000kN卧式摆辗机。从此以后，摆动辗压技术受到国内众多高等院校、科研单位和生产企业的重视，对摆辗成形技术的设备设计制造、成形工艺和摆辗理论等方面进行了详细研究工作，在当时其理论研究和工艺应用研究方面已达到世界先进水平。但由于缺乏资金，缺少机械设备专业制造厂的参与，由使用单位将国外主要用于冷摆碾的摆碾机结构简化或者照搬而制造

5、出摆碾机用于热摆碾，结构不合理，制造水平低等原因使得轴承易坏﹑导轨易损﹑刚度低，精度低，设备维修频繁。因此，80年代中期以来，中国摆碾设备的研制处于停顿状态，而只能进口瑞士和波兰的摆碾机。5.1摆动碾压概况国内外研究综述周德成、王家勋、张猛、陆其仁、刘汉贵等对摆辗机摆头驱动电机功率的计算以及摆辗机设备吨位的计算进行了大量研究。裴伟才、胡亚民、裴兴华、程培源、刘汉贵、王广春等对摆辗机摆动机构的运动学及其运动轨迹进行了详细的分析研究。倪绍科、周德成、李文录、阎绍泽等对摆辗机摆头所需的平面静压推力轴承、液体球轴

6、承的选择等方面进行了分析与研究。目前国内已设计、制造了公称压力达36，100，300，1000，1600，2000，3000，4000，6300kN等规格的立式摆辗机，公称压力从1000~4000kN的卧式摆辗机，以及用于冷铆接工艺的摆辗铆接机。此外还制成了多用途摆辗机、横轧摆辗复合机、转动辗压机等。5.1摆动碾压概况理论研究方法采用电测法、密栅云纹法、光塑性法、网格法以及小孔流入法等方法研究了摆动辗压变形区内的应力、应变分布，以及接触面上的单位压力分布、切向应力分布，并从模拟实验中得到了摆动辗压的变形规

7、律，将理论分析与实验结果相结合，得出了摆动辗压金属薄件时中心拉薄的判据。采用主应力法、能量法、上限元法、有限单元法等方法研究了圆柱体、圆环件摆动辗压过程中金属流动规律，缺陷形成与产生原因，摆辗变形力和力矩计算。从不同的角度出发，采用几何分析与工程计算相结合的方法，对圆柱体、圆环件摆动辗压的接触轮廓、接触面积计算进行了分析研究。根据弹性力学理论，采用有限元方法对摆辗机机身、机架、摆头的应力、应变分布进行了分析研究。5.1摆动碾压概况5.1.1摆动碾压的工作原理5.1摆动碾压概况摆动碾压又称摆碾，是利用一个绕

8、中心轴摆动的圆锥形模具对坯料局部加压使其高度减小、直径增大的成形方法。锥形凸模的轴线与机器主轴线相交成θ角，称为摆角(θ通常取1º~3º)。当主轴旋转时，凸模绕主轴产生摆动，对坯料进行局部碾压，使坯料整个截面逐步产生塑性变形。摆动碾压可以用较小的设备碾压出较大的锻件；产品质量高、节约材料，可实现净成形、净终成形加工；易于实现自动化。主用要于生产具有回转体的薄盘类锻件及带法兰的半轴类锻件，如齿轮坯、铣刀坯、汽车后半轴等。运动轨迹