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1、第5章,5.1 摆动辗压概况 5.1.1 摆动辗压机的工作原理 5.1.2 摆动辗压的特点 5.1.3 摆动辗压的应用 5.1.4 摆辗机的发展趋势 5.2 摆动辗压的基本原理 5.2.1 摆动辗压的运动原理 5.2.2 摆辗变形机制与变形特征 5.3 摆辗机的分类 5.4 摆辗机的主要技术参数,5.5 摆动辗压机的结构 5.5.1 通用摆辗机结构 5.5.2 专用摆辗机 5.5.3 典型摆辗加工零件 5.6 摆辗模具设计 5.6.1 摆辗成形件图设计 5.6.2 摆辗成形模具设计 5.6.3 摆辗模具寿命,5.1 摆动辗压概况,摆动辗压即上模的轴线与被辗压工件的轴线倾斜一个角度，模具一面绕轴
2、心旋转，一面对坯料进行压缩(每一瞬时仅压缩坯料横截面的一部分)的加工方法，如图所示。摆动辗压可用于坯料的镦粗、铆接、缩口、挤压等，如图所示。,5.1.1 摆动辗压机的工作原理,5.1.2 摆动辗压的特点,1)省力。 2)精度高，成形时不易开裂，产品质量好。 3)摆辗模具寿命高。 4)尤为适合加工外形复杂的零件，能辗压成形高径比很小、一般锻造方法不能成形的薄圆盘件，例如仅有0.5mm厚的带杆法兰盘。 5)采用冷摆辗成形，可省去加热设备及有关的能源消耗。 6)工作时无冲击，振动和噪声小，劳动环境好，劳动强度低。,7)设备占地面积小，周期短，投资少，可单机生产也可组线生产，容易实现生产过程的机械化和
3、自动化。,5.1.3 摆动辗压的应用,1.在锻压行业上的应用,图5-2 摆辗典型工艺示意图 a)局部成形镦粗 b)反挤 c)反挤和成形 d)正反挤联合,2.摆辗铆接,摆辗铆接是摆动辗压技术的一个分支，现已越来越广泛地应用于装配工作，可实现精密铆接。它与气动和液压铆接相比，具有省力、无噪声、振动小、劳动强度低、铆接质量好的特点，既可用于固定铆接也可实现活动铆接。摆辗铆接可以实现圆头、平面、扩孔、翻边等铆接工序。,3.粉末摆辗,粉末摆辗是以粉末冶金烧结体做预制坯，经过摆辗成形以获得致密度很高的各种金属制品的新技术。金属制品在摆辗成形过程中，不仅产生几何形状的变化，而且有较大的体积变化，该技术具有省
4、力、精度高、设备噪音低和振动小等优点。粉末摆辗将粉末冶金和摆动辗压各自的优点结合起来，使粉末烧结体经摆辗成形为致密度很高的金属制品，显著地改善了烧结坯的物理性能和机械性能，从而使粉末冶金的应用扩大到高强度机械零件的制造领域中，是一种很有前途的新工艺。粉末摆辗工艺适用于制造塑性较好的低合金钢及有色金属材料的盘形或环形零件。,4.其他摆辗工艺,摆辗精冲是使板材局部轮流承受剪切变形，因变形区受不变形区制约，可避免撕裂面的出现，从而达到精密冲裁的目的。采用摆辗方法还可以完成翻边、缩口、挤压等多种工艺。,5.1.4 摆辗机的发展趋势,(1)吨位大型化 由于摆辗力仅是常规锻造力的1/51/20，因而一台6
5、000kN的摆辗机其公称压力就相当于一台万吨水压机产生的压力。 (2)系列化标准化 摆辗机是推广应用摆辗工艺的先决条件。 (3)操作自动化 对于摆辗机，利用数控系统实施摆辗成形过程的计算机控制，采用人机对话界面，动态显示摆辗力、位移、液压阀的运动状态，并实现设备故障诊断。,(4)造型美观化与简单化 造型美观化与简单化是当今设计的一大趋势。 (5)新技术的开发 摆辗产品的特殊性为摆辗设备的研制提供了广阔的发展空间，如非对称零件的辗轧、锥齿轮和弧齿锥齿轮的冷摆辗成形设备等。,5.2.1 摆动辗压的运动原理,图5-3 摆头运动的三种基本形式 a)回转 b)自转 c)章动,5.2 摆动辗压的基本原理,
6、图5-6 摆头的几种运动轨迹 a)圆 b)直线 c)螺旋线 d)玫瑰线,图5-7 内外偏心套不同速度比时的摆头玫瑰线运动轨迹示意图 a)n=6 b)n=-6 c)n=7 d) n=-7 e)n=8 f)n=-8 g)n=9 h)n=-9,5.2.2 摆辗变形机制与变形特征,图5-9 工件加工表面的网格畸变,图5-10 T600摆辗机结构简图 1摆动传动结构 2机身 3上顶料活塞 4摆头 5上模和下模 6导向柱 7主滑块 8下顶料活塞 9主油 缸 10上死点限位块 11快进活塞,5.3 摆辗机的分类,1.按机身轴线位置分类,图5-11 1600kN卧式摆辗机结构示意图 1主工作油缸 2后机架 3
7、水平滑块 4上机架 5夹紧油缸 6垂直拉杆 7前机架 8水平拉杆 9垂直滑块 10摆头 11下机架 12传动电机,2.按摆头结构分类,摆头结构的设计合理与否是影响摆辗工艺成败的关键之一。摆动辗压机按摆头结构形式不同分为滚动轴承式和滑动轴承式(含静压轴承式)两种。 滚动轴承式结构采用推力球轴承和深沟球轴承分别承受偏心载荷所引起的轴向力和径向力，结构比较简单，并且容易采购。这种结构的设备轮廓尺寸较大，但加工容易，安装调试方便。这种结构摆辊机的缺点是辗压时的整个摆辗变形力仅由几个相邻的轴承滚珠承受。,3.按机身结构分类,粉末摆辗是以粉末冶金烧结体做预制坯，经过摆辗成形以获得致密度很高的各种金属制品的
8、新技术。金属制品在摆辗成形过程中，不仅产生几何形状的变化，而且有较大的体积变化，该技术具有省力、精度高、设备噪音低和振动小等优点。粉末摆辗将粉末冶金和摆动辗压各自的优点结合起来，使粉末烧结体经摆辗成形为致密度很高的金属制品，显著地改善了烧结坯的物理性能和机械性能，从而使粉末冶金的应用扩大到高强度机械零件的制造领域中，是一种很有前途的新工艺。粉末摆辗工艺适用于制造塑性较好的低合金钢及有色金属材料的盘形或环形零件。,4.按摆头运动轨迹分类,摆辗精冲是使板材局部轮流承受剪切变形，因变形区受不变形区制约，可避免撕裂面的出现，从而达到精密冲裁的目的。采用摆辗方法还可以完成翻边、缩口、挤压等多种工艺。,5
9、.按摆头运动形式分类,(1)型摆辗机 型摆辗机(见图5-12a)的摆头(锥体模)倾斜自转，并作直线运动进给，工件只作旋转运动。 (2)型摆辗机 型摆辗机(见图5-12b)摆头的运动是摆动自转、章动自转或公转自转，工件作直线进给运动。 (3)型摆辗机 型摆辗机(见图5-12c)摆头的运动形式是摆动、章动和无自转的公转，固定工件的模具沿机床轴线方向平移实现进给运动。,图5-12 不同类型的摆辗机结构示意图 1上模 2工件 3下模,5.4 摆辗机的主要技术参数,1.摆辗机公称压力,公称压力是指摆辗机的送进油缸的最大推力，是摆辗机最重要的技术参数，也是摆辗机设计和计算的主要依据。公称压力的大小对生产的
10、影响很大，因此，根据辗压件的尺寸确定合适的公称压力非常重要。 摆辗机的公称压力是由摆辗变形力所决定的，它等于摆辗时上模与毛坯的接触面积与作用在该面积上的平均单位压力的乘积.,2.摆头倾角,摆头倾角简称摆角，用表示。它是上模轴线与摆辗机主轴之间的夹角。当=0时，上模不摆动，工作时与一般液压机一样。因此不能太小，太小就显示不出摆动辗压的优越性了。的大小直接影响到接触面积系数A的大小，影响到摆辗机的生产效率。一般情况下角小，金属容易轴向流动，角大，金属容易径向流动。 角越大，接触面积越小，金属容易变形，轴向力减少，径向力和切向力增大，总的辗压力减小，即角越大越省力。,3.每转进给量,每转进给量s为摆
11、头旋转一周时，工件在机器主轴方向上的送进量。每转进给量的大小直接影响到设备的吨位、主电机功率以及摆辗成形质量等。如果每转进给量过大，则摆头与工件的接触面积增加，要求设备的吨位和主电机功率也随之增大；如果每转进给量过小，则生产率降低，模具寿命缩短，变形不均匀。增大每转进给量s值，固然能缩短辗压时间，提高生产率，使工件变形程度较为均匀，产品质量高，但由于摆辗力显著提高，则增加了液压油泵容量和摆头电机功率。s值一般取05mm/r，冷辗时取小值，热辗时取大值。,4.摆头转速,摆头转速n是指摆头在驱动电机的带动下每分钟的转数。它不仅影响到设备的生产效率和摆头电机功率，而且影响摆辗机的轮廓尺寸和摆辗机生产
12、率。摆头转速越高，生产率越高，反之，生产率越低。一般情况下，摆头每分钟旋转次数的高低对摆辗件的成形性能影响不大。只要摆头旋转的次数数值完全相等就会产生等效或近似等效的成形效果，因此，在摆头转速低的情况下，可以延长辗压时间。一般情况下，为了提高生产率可使摆头转速高些。但对于大吨位的摆辗机，要注意增大电机功率，增大机架刚度.否则在增加摆头转速高的情况下，会使机架受力恶化，振动加大，机器容易发生故障，也使成形件表面的租糙度增大。国产的锻造摆辗机转速一般为200r/min，而日本的摆辗机摆头转速可达500r/min。摆铆机的转速可高达1000 r/min，以满足铆接工艺的要求。,5.摆头驱动电机功率,
13、摆头驱动电机功率是设计摆辗机的主要参数之一，选取过大，则浪费能源，机器庞大。如果选取不足，则会产生闷车现象，影响生产率和产品质量。摆头电动机功率与辗压件直径、摆角、每转进给量等因素有关。,5.5.1 通用摆辗机结构,1.机架,5.5 摆动辗压机的结构,机架是摆辗机的主要承载部件，多采用框架式结构，可分为整体式和组合式机架两种。整体式机架刚度好，强度高，但加工装配量大，运输也比较困难。组合式机架由上、下横梁，左、右立柱，导轨和四根紧固螺栓等组成，上、下横梁和立柱通过紧固螺栓组成一个整体，如图5-14所示。组合式机架易于加工和运输，在保证加工和装配精度的前提下，使用效果较好，摆动辗压机大多采用这种
14、结构。,图5-13 摆辗机结构示意图,图5-14 组合式摆辗机,2.摆头,(1)摆头结构 根据摆头主轴轴承的不同形式，分为滚动轴承式摆头、滑动轴承式摆头和静压轴承式摆头三种。 (2)摆头运动轨迹 摆头的运动轨迹对金属流动和充填影响很大，特别是对不同形状工件成形的影响更大。 (3)摆头防转装置 摆动辗压时，为了使上模获得良好的冷却和润滑，保证加工质量，摆头(上模)应只作纯滚动，不允许有自转。,图5-15 摆头的三种结构形式 a)滚动轴承式摆头 b)滑动轴承式摆头 c)静压轴承式摆头 1摆头 2摆座 3楔形偏心盘 4机架 5传动齿轮 6球头 7偏心套,图5-16 波兰PXW100Aab型摆辗机 1
15、变速器 2、3涡轮副 4外偏心套 5内偏心套 6电动机 7摆头,3.滑块,图5-17 箱形滑块及顶料机构结构 1顶料杆 2顶料板 3固定杆,4.液压缸,滑块的进给可以采用柱塞式液压缸或活塞式液压缸。柱塞式液压缸只能单向作用，需配备回程缸。柱塞式液压缸分为简单液压缸和复合液压缸两种，复合液压缸还可实现液压顶料。,5.传动系统,1)摆头和下模分别传动。 2)上模作匀速摆动的同时作上下往复运动，下模固定不动，如图5-18b所示。 3)上模倾斜一个角度，既作绕轴自转，又作上下往复运动，下模通过机械传动或液压马达作旋转运动，如图5-18c所示。 4)上模轴线固定只作自转，下模作螺旋运动，如图5-19所示
16、。,图5-18 摆辗机传动形式 a)摆头作匀速旋转 b)上模作复合运动 c)上模进给下模转动 1上模 2工件 3下模,图5-19 下传动方式示意图 1摆轴 2上模 3工件 4下模 5工作台 6滑块 7送进液压缸 8、9、11、12传动齿轮 10旋转轴,5.5.2 专用摆辗机,1.卧式摆辗机,卧式摆辗机主要由于加工长轴类工件，它与立式摆辗机的主要区别是上下机架变为左右机架，凹模由上下两个半模组成，加工时，上半模需作上下往复合模运动。在我国，加工各种汽车和拖拉机半轴类零件多采用卧式摆辗机，该工艺产品精度高，投资少，劳动环境好。,2.多用摆辗机,图5-20 摆辗机的滑块旋转机构 a) 摆辗状态 b)装出料状态 1下模 2下模座 3耳座 4回转缸 5抬模缸 6滑块,3.双轮摆辗机,图5-21 双轮摆辗机的摆头结构 1摆头体 2轴 3螺母 4套 5圆锥销 6垫套 7锥形套 8下模 9螺钉 10上模 11工件,4.摆
