数控旋压成形工艺的实例应用与探讨
山东鲁南机床有限公司 王绍存 王传河 汪玉伟 宋允臣
旋压工艺成形技术是利用旋轮对旋转中的金属毛坯（板料、筒形件或锥形件）逐点施以压力，使之变形，金属材料晶粒重新排列，以获得所需形状、尺寸、强度要求的零件的加工方法，它综合了挤压、拉伸、轧制、弯曲和滚压等工艺特点，特别适合薄壁、回转体零件的成形加工。旋压工艺基本分为普通旋压和强力旋压两种，该工艺是真正少无切削绿色环保的工艺。
旋压成形工艺涉及的工艺参数较多，在普通旋压机床上，未经系统培训的操作人员感觉较难掌握。随着数控技术应用于旋压设备，操作人员经简单培训即可完成旋压工艺过程，因此越来越受到旋压成形加工企业的欢迎，进一步推动了数控旋压设备的进步和数控旋压技术的完善。 1． 强力旋压
强力旋压的正旋律原理：强力旋压时必须先予留出旋轮与芯模之间间隙Δ，也就是需确定经旋压后零件的壁厚，这遵循一个基本原理——旋压变形之正弦律。
以平板强旋圆锥形件(图1)为例；
υft0b'c'd'acbda'ωαtft0xαtf
图1
t0旋压后工件的壁厚tf，与毛坯原始厚度t0和锥形件的半锥角α之间的关系符合正弦律，即：
tf = t0 Sinα
式中：tf —— 旋压后工件的壁厚
t0 —— 毛坯原始厚度 α—— 工件的半锥角
2． 普旋工艺
1
D普旋工艺的原理：依据正旋率的计算分多道次旋压，采用正反渐开线组合运用，即所谓的贝齐埃凸凹曲线，该轨迹方式的运用能降低材料的减薄率，使变薄均匀，实现平稳旋压。
实际在数控旋压设备运用时，考虑数控系统的经济性选型，将分段圆弧代替渐开线，辅以直线过渡，再配合适当的往返点及相应的旋压参数，可以较便利的旋压出合格的产品（编程时可以借助CAD找正程序点）。
曲母线零件普旋工艺示意图（图2）：
旋压轨迹
图2
3．典型数控旋压工艺及模具设计实例
以下典型工艺均在我公司PXK350A数控旋压机床上完成，单轮旋压，配置广州数控系统GSK980TDa。
3.1自动单循环强力旋压
通常如图1中α＞15°的锥体能在一道次中旋制，能产生较大的材料变薄成形，获得底厚边薄的产品。
根据旋压工艺及数控系统功能，建立如图3所示的工件坐标系，选择轴中心线为X轴原点，模具端面Z轴原点，编辑程序如下： O0030 零件旋压程序名 N0000 T0101； 换第一只R5旋轮 N0005 G00 X300 Z45； 定位至安全位置 N0010 M10； 顶紧尾顶 N0020 M3 S600； 开主轴，转速600 N0030 G00 X130 Z5； 靠近工件
2
N0040 N0050 N0060 N0070 N0080 N0090 N0100
G01 X105.2 Z2.5 F300； G01 X240.4 Z-94.5； G01 X300； M5；
G00 X300 Z45； M11； M30；
94.472.4945强旋加工起步 强旋加工结束 拉直边 关主轴
回位至安全位置 尾顶退 程序结束
R51.495150.01120.21φ99.99φ252φ23552.6BA96.96
图3 锥形件强旋的编程示意图
3.2普通自动旋压
3.2.1实例1：催化器口部的缩径(收口)自动旋压
对于两端均为敞开式的催化器,其旋压工艺的安排是:在主轴上安装一套特殊设计制造的涨胎模工装。利用顶出器使涨胎模涨紧卷成型的筒形毛坯,如图4所示,进行催化器首端的口部的缩径(收口)旋压。
对于已完成首端口部缩径旋压的催化器，催化器末端口部的缩径旋压，可利用特制的三爪卡盘夹紧催化器的方法，如图5所示。
根据旋压工艺，建立图4所示的工件坐标系，选轴中心线为X轴原点，模具端面为Z轴原点，编辑程序如下：
3
652.461502.46O0034 N0000 N0005 N0010 N0020 N0030 N0040 N0050 N0060 N0070 ............... N0300 N0310 N0320 N0330 N0340 N0350 N0360 N0370 N0380
N0390 N0400 N0410 在上述程序中，由于进刀段是同样的，可用一个子程序以减少程序录入：O1006 N0010 N0020 N0030 N0040 N0050
零件旋压总程序名
T0303；
换第三只R10旋轮 G00 X300 Z-109； 定位至安全位置 M13； 涨紧涨胎 M10；
顶紧尾顶
M3 S600； 开主轴，转速600
M98 P1006；
旋压进刀段(调子程序) G01 X140 Z-85.4； 一次缩锥旋压 Z-15 S610；
一次缩径旋压加工 G00 X150 Z-85.4； 回位至二旋位置
（省略：二至七次旋压程序）G00 X106 Z-42.2； 回位至八旋位置 G01 X96； 八次旋压加工准备 X90 Z-36.3；
八次缩锥旋压
Z-1 S645； 八次缩径旋压加工
M98 P1006；
总旋压进刀段(调子程序) G01 X81 Z-28.5 F280； 总旋压缩锥拉光 Z0 S650； 总旋压缩径旋压收尾 M5；
关主轴
G00 X300 Z-109；
回位至安全位置
M11； 尾顶退 M12； 收缩涨胎 M30； 程序结束 旋压子程序名 G00 X180 Z-109； 子程序靠近工件 G01 X149 F400； 子程序旋压加工准备 Z-99； 子程序旋压加工起步 G02 X144.6 Z-89.9 R20； 子程序旋压加工肩弧 M99 子程序结束
4
相关推荐：
loading