【正文】 度上決定于旋壓機(jī)的發(fā)展，因而旋壓機(jī)的發(fā)展水平是旋壓技術(shù)提高的主要標(biāo)志。目前旋壓機(jī)總的發(fā)展趨勢(shì)是向著大型化、系列化、自動(dòng)化、高精度和多用途的方向發(fā)展。 （ a）多道次旋壓加工數(shù)值模擬力學(xué)模型的完善。但是，由于產(chǎn)品正朝著多樣化、精密化發(fā)展，要求更加符合生產(chǎn)實(shí)際的、精確的多道次旋壓成形規(guī)律。 （ b）多道次旋壓的旋輪軌跡確定。為此，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，運(yùn)用數(shù)值模擬方法，在精確成 形規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)控旋壓機(jī)床，研究確定多道次旋壓過(guò)程中各道次合理的旋輪軌跡，已經(jīng)成為目前迫切需要解決的問(wèn)題。 雖然對(duì)于旋壓成形進(jìn)行了大量的研究，并取得了很多有價(jià)值的結(jié)果，但對(duì)于它的成形極限和成形質(zhì)量問(wèn)題卻一直未見(jiàn)報(bào)道，而成形極限、成形質(zhì)量問(wèn)題直接涉及到所要求加工零件形狀、及材料變形能否順利成形 ， 對(duì)于加工形狀復(fù)雜零件或高強(qiáng)度難變形材料更是如此。電器艙對(duì)導(dǎo)彈氣動(dòng)布局的影響巨大，表面質(zhì)量，硬度，耐腐蝕性能，都影響著導(dǎo)彈的總體性 能 。 研究的目的 多道次旋壓可以降低每次旋壓的旋壓力、提高模具的壽命和提高旋壓變形的總減薄率。根據(jù)零件結(jié)構(gòu)和要求的不同，旋壓次數(shù)一般為 1～ 4 次。 旋 壓加工具有高度的柔性和產(chǎn)品質(zhì)量高等成形特點(diǎn)，在航空航天等領(lǐng)域中得到越來(lái)廣泛的應(yīng)用。 在旋壓生產(chǎn)中，采用大的減薄率顯然可以減少旋壓次數(shù)，提高生產(chǎn)效率，并可獲得較顯著的強(qiáng)化材料的效果。 根據(jù)材料變形的塑陛條件，對(duì)于一定的材料種類，在一定的變形條件下，材料進(jìn)入塑性狀態(tài)所需的單位壓力是一定的。工具對(duì)材料的加壓面積越小，則所需總壓力也越小 。 金屬流 動(dòng) 方向 旋輪和工件都是旋轉(zhuǎn)體，兩者互相接觸而加壓時(shí)，作為剛體的旋輪將壓入作為塑性體的工件，其 接觸面為旋輪工作表面的一部分，接觸面的輪廓是旋輪形體與工件形體的相貫線。 ABC 段是旋輪前錐面與工件的接觸面， CD 段是旋輪后錐面與工件的接觸面，前者是接觸面的主要部分。 圖 旋壓受力圖 強(qiáng)力旋壓時(shí)的變形程度一般用工件壁厚的減薄率 R0來(lái)表示： 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 第 8 頁(yè) 共 22 頁(yè) 0 0 0/fR t t t?? () 式中 t0—— 毛坯的壁厚； f t —— 旋壓件的壁厚。 顯然，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)盡可能促進(jìn)金屬在上述第一個(gè)方向上的流動(dòng)，而減少在后兩個(gè)方向上的流動(dòng)。但是，多道次旋壓顯然降低了旋壓生產(chǎn)率，因而，旋壓次數(shù)以盡可能少為原則。如果采用多輪錯(cuò)距旋壓，則既可基本保留多道次旋壓的優(yōu)點(diǎn)，又不致降低旋壓的生產(chǎn)率，因而被認(rèn)為是較先進(jìn) 的方法，但旋壓機(jī)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 [12]。對(duì)于薄壁件，當(dāng)壁厚為 ～ 毫米時(shí)，一次旋壓的減薄率以 30﹪～ 40﹪為宜；當(dāng)壁厚為 ～ ，一次旋壓的減薄率以 20﹪～ 25﹪為宜。錐形件旋壓中一次旋壓的錐角減小量以不小于 10176。 材料進(jìn)行強(qiáng)力旋壓時(shí)的壁厚減薄率，有總減薄率和道次減薄率兩種。在這里，我們主要研究道次減薄率，即在一次旋壓行程中減薄率大小對(duì)旋壓變形的影響。但是，減薄率除受到材料可旋性和旋壓設(shè)備能力的限制外，在工藝上還受到旋壓件精度要求的限制 [13]。隨著減薄率的增大，材料的隆起迅速增大，導(dǎo)致旋壓件表面質(zhì)量的下降。 根據(jù)國(guó)外對(duì)圓筒形零件的旋壓試驗(yàn)結(jié)果 (AD25gO22)可知：當(dāng)減薄率在 30％以下的范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，旋壓件的壁厚偏差和內(nèi)徑偏差隨著減薄率的增大而有所減小；當(dāng)減薄率大于 30％時(shí)，旋壓件的壁厚偏差和內(nèi)釋偏差都隨著減薄率的增大而明顯增大。因此，為了保證旋壓件的精度，一般認(rèn)為一次旋壓的減薄率以 30 如左右為好。 對(duì)除鋁合金外的普通材料進(jìn)行筒形變薄旋壓時(shí)，一道次的壁厚減薄率可以達(dá)到～ ，但是考慮到旋壓 件的精度和表面質(zhì)量而取 R= 為限 [14]。如果每道次都要改變旋輪形狀而更換旋輪就會(huì)降低生產(chǎn)率。在多道次旋壓時(shí)后期道次的壁厚減薄率可以加大。由于鋁合金一道次的減薄鋁可以達(dá)到 ～ ，設(shè)毛坯的總減薄率為 ，設(shè)各道次的平均減薄 率 為 R ，分三道次旋壓。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 第 11 頁(yè) 共 22 頁(yè) 故使 1 2 3 ,R R R??， 32 l n( 1 ) l n( 1 ) l n ? ? ? ? 代入計(jì)算得 ?? 即 第 一二道次減薄率相等為 ， 第 三道次的減薄率為 。 3 旋壓加工方式的選擇 加工 方式的選擇 用正旋壓法旋壓筒形件時(shí)，金屬向未成形的自由端流動(dòng)，變形阻力較下，故不易產(chǎn)生金屬堆積，貼模性較好，因而制品內(nèi)徑公稱和橢圓度比較小，縱向失穩(wěn)的可能性也小，此外，可改善旋壓工具的工作條件，降低主軸傳動(dòng)裝置和進(jìn)給裝置的功率。大的道次旋壓減薄率容易造成制件與芯模間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而使制件扭傷，此外，筒形件的長(zhǎng)度受芯模的長(zhǎng)度和縱向進(jìn)給行程的限制。 4 工件計(jì)算 如前所述，旋且三件的工藝計(jì)算依據(jù)塑性變形體積不變條件。由于旋壓件一般都是空心件，因而其體積的基本計(jì)算方法；是外形體積減內(nèi)形體積。下表列出了幾種常見(jiàn)旋轉(zhuǎn)幾何體的體積計(jì)算公式，其中弧形體計(jì)算公式中的角度單位為弧度，計(jì)算時(shí)應(yīng)注意。因此，零件的某些部位必須加上必要的加工余量，特別是當(dāng)旋壓技術(shù)掌握還不中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè) 共 22 頁(yè) 夠熟練和生產(chǎn)不夠穩(wěn)定時(shí)，更應(yīng)該必要的機(jī)加修整。旋壓件的機(jī)加修正一般只需要 1～ 2道加工工序，余量約為 1～ 2mm。為了保證得到較高精度的旋壓件，在旋壓件的兩端必須留下一定的加工余量或余頭，以便旋壓后修正或切除。對(duì)于筒形件，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可取余頭長(zhǎng)度等于壁厚的 5 倍。如圖半成品工件和旋壓之前的體積相等，毛坯分為 三 個(gè)區(qū)域： Ⅰ、Ⅱ 分別的體積 由下列計(jì)算式計(jì)算， 其 它 部分緊貼芯模，體 積在前后不變，不參與計(jì)算。允許有心軸和滾輪造成的平穩(wěn)、凹陷和凸起。不應(yīng)該壓的區(qū)段除外。中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 第 14 頁(yè) 共 22 頁(yè) 5 毛坯的計(jì)算 選用毛坯 選用要求 由加工要求可知：毛坯材料 FL6，經(jīng)冷拔的筒形件，筒底經(jīng)過(guò)機(jī)加圓孔，且在圓孔端的外徑倒圓，圓角半徑為 R=4mm， 以利于旋輪加工。本設(shè)計(jì)中需要成形較高的精度筒形件，故毛坯的厚度不均量應(yīng)不超過(guò) 。一般要求毛坯表面具有 ? 的光潔度。 6 旋壓設(shè)備的選擇 旋壓參數(shù) 旋壓力的計(jì)算 根據(jù)下圖分析知 ： 圖 旋壓受力分析圖 航天工業(yè)部技術(shù)局統(tǒng)計(jì)分析了大量實(shí)際數(shù)據(jù)后，對(duì)強(qiáng)力旋壓時(shí)毛坯厚度與徑向旋壓力的關(guān)系提出如下的經(jīng)驗(yàn)公式： 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 第 15 頁(yè) 共 22 頁(yè) 筒形件鋁合金： ? ? 20 14030 ? ? ? ? () 和 0 002 / ta n2 ta nyxzPPtf t R fP kt R f? ???????? ? ? ???? ? ? ?輪輪 () 筒形件鋁合金： 取 K=