不等高外筋构件展成旋挤成形装置及制造方法

技术领域

本发明涉及的是一种金属塑性加工领域的技术，具体是一种不等高外筋构件展成旋挤成形装置及制造方法。

背景技术

现有带筋薄壁筒形件的制造方式为整体塑性成形技术，主要分为旋压成形与挤压成形两种方法，但是一般只能制造带等高筋的薄壁筒形件，对于带不等高加强筋的薄壁筒形件而言，由于在高、低筋的位置所需求的材料体积不一致，常见的塑性成形方式无法精确的满足各位置处材料的流动需要，目前提出的多级筋径向挤压方法，只能将筒形坯料加工为带等高筋的构件，或将带等高外纵筋的预制坯加工为带不等高外纵筋的筒形件，无法完成筒坯到带不等高外筋构件的直接成形。

发明内容

本发明针对现有技术无法解决不等高纵筋的成形问题，提出一种不等高外筋构件展成旋挤成形装置及制造方法，借鉴齿轮展成原理，将带有纵、横筋槽的辊轮作为刀具，利用辊轮与坯料间的展成运动与辊轮的径向运动相结合，将坯料经两组辊轮依次加工成带不等高外筋薄壁筒形件。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种不等高外筋筒体展成旋挤成形装置，包括：具有台阶结构的芯轴和设置于其外的筒坯，其中：筒坯和芯轴之间设有补充环，筒坯外由上而下分别设有限位套筒、辊轮机构和压盖，限位套筒分别与筒坯和芯轴之间过盈配合，压盖与芯轴固定连接。

所述的辊轮机构为两个等高设置结构相同的一对辊轮，其中：初始辊轮组包括两个相同的初始辊轮，辊轮外表面设有高度相等的轴向筋槽和周向筋槽，轴向筋槽数量与带筋构件的高纵筋数量相同，周向筋槽数量与带筋构件的横筋数量相同；高低辊轮组包括两个相同的高低辊轮，辊轮外表面设有高度不等的轴向筋槽和高度相等的周向筋槽，轴向深筋槽的数量与带筋构件的高纵筋数量相同，轴向浅筋槽的数量与带筋构件的低纵筋数量相同，周向筋槽数量与带筋构件的横筋数量相同。

本发明涉及一种基于上述装置的不等高外筋构件展成旋挤的制造方法，通过芯轴和压盖上的齿状结构对筒坯进行轴向与周向约束，通过补充环、限位套筒和压盖上的环状结构对筒坯进行径向约束；之后芯轴带动筒坯以ω

所述的ω

技术效果

本发明通过对筒坯的轴向、周向以及部分径向的约束，利用双辊轮与筒坯间的展成运动，通过两组不同辊轮线加载成形出高低外筋结构，实现多道次小进给量加工。与现有旋压成形和挤压成形只能制造高度不同的外横筋结构或只能够完成从带等高筋构件到不等高外纵筋构件的制造相比，本发明通过对两个辊轮组筋槽深浅、数量等因素的分布设计，能够完成从筒形坯料直接到不等高外纵筋筒体的制造。

附图说明

图1为本发明第一加工步骤结构示意图；

图2为本发明第二加工步骤剖视图；

图3为本发明第二加工步骤爆炸视图；

图4为压盖的结构示意图；

图5为实施例1初始辊轮结构示意图；

图6为实施例1高低辊轮俯视图；

图7为实施例1高低辊轮结构示意；

图8为实施例3初始辊轮结构示意图；

图9为实施例3高低辊轮结构示意图；

图10为实施例1筒坯的结构变化过程图；

图11为实施例2筒坯的结构变化过程图；

图12为实施例3筒坯的结构变化过程图；

图中：芯轴1、限位套筒2、压盖3、初始辊轮4、筒坯5、补充环6、高低辊轮7。

具体实施方法

实施例1

如图1至图7所示，为本实施例涉及的一种不等高外筋构件展成旋挤成形装置，包括：具有台阶结构的芯轴1和设置于其外的筒坯5，其中：筒坯5和芯轴1之间设有补充环6，筒坯5外由上而下分别设有限位套筒2、辊轮机构和压盖3，限位套筒2分别与筒坯5和芯轴1之间过盈配合，压盖3与芯轴1固定连接。

如图5-图9所示，所述的辊轮机构为两个等高设置结构相同的一对辊轮4、7，其中：初始辊轮4包含8条浅纵筋槽和至少1条横筋槽，高低辊轮7包含8条深纵筋槽、至少16条浅纵筋槽和至少1条横筋槽。

如图2、图3所示，所述的芯轴1与补充环6的水平接触面上分别设有齿状结构以进行啮合。

所述的压盖3与芯轴1通过6颗螺栓进行连接。

所述的筒坯5为薄壁圆柱形短壳结构，该筒坯5在轴向上分为中部的接触区域与两侧的延长区域，接触区域为筒坯5与辊轮组4、7接触部分，其余部分为延长区域。

如图2、图3所示，所述的压盖3内部设有齿状结构和芯轴1的中部圆柱上设有齿状结构，用于对筒坯5的周向和轴向进行约束，以防止加工过程中筒坯5与芯轴1、补充环6之间的相对滑动。

所述的压盖3前端的环状结构与筒坯5的延长区域之间为过盈配合，限位套筒2与筒坯5的延长区域之间为过盈配合，用于对筒坯5的上、下延长区域径向进行一定约束，以防止筒坯5在加工过程中扩径。

如图10所示，为本实施例涉及一种基于上述装置的不等高外筋构件展成旋挤成形的制造方法，具体步骤包括：

1)将补充环6设置于芯轴1末端圆柱处，实现与筒坯5内径的匹配；将组装好的芯轴1和补充环6插入筒坯5的中心；将限位套筒2设置于筒坯5的外侧；利用螺栓将压盖3与芯轴1固定，实现对筒坯5轴向、周向和部分径向的约束。初始辊轮4的上表面与限位套筒2的下表面共面，两个初始辊轮4间的夹角为180°。

2)芯轴1带动筒坯5开始以ω

3)将初始辊轮4替换为高低辊轮7，芯轴1带动筒坯5开始以ω

本方法不限于加工如图10(c)所示的带纵横筋的构件，对于只带不等高外纵筋的构件，仍然可以使用不等高外筋构件展成旋挤成形的制造方法进行加工。

实施例2

本实施例选用外径更小的补充环6，内径更小的筒坯5，补充环6的外径与筒坯的内径相等，用于成形壁厚更大的带筋薄壁筒形件。

如图11所示，本实施例涉及一种不等高外筋构件展成旋挤成形的制造方法，具体步骤包括：

1)将补充环6设置于芯轴1末端圆柱处，实现与筒坯5内径的匹配；将组装好的芯轴1和补充环6插入筒坯5的中心；将限位套筒2设置于筒坯5的外侧；利用螺栓将压盖3与芯轴1固定，实现对筒坯5轴向、周向和部分径向的约束。初始辊轮4的上表面与限位套筒2的下表面共面，两个初始辊轮4间的夹角为180°。

2)芯轴1带动筒坯5开始以ω

3)将初始辊轮4替换为高低辊轮7，芯轴1带动筒坯5开始以ω

实施例3

与实施例2不同，如图8至图9所示，本实施例选用的初始辊轮包含8条浅纵筋槽和2条横筋槽，高低辊轮包含8条深纵筋槽、24条浅纵筋槽和2条横筋槽。

如图12所示，本实施例涉及一种不等高外筋构件展成旋挤成形的制造方法，具体步骤包括：

1)将补充环6设置于芯轴1末端圆柱处，实现与筒坯5内径的匹配；将组装好的芯轴1和补充环6插入筒坯5的中心；将限位套筒2设置于筒坯5的外侧；利用螺栓将压盖3与芯轴1固定，实现对筒坯5轴向、周向和部分径向的约束。初始辊轮4的上表面与限位套筒2的下表面共面，两个初始辊轮4间的夹角为180°。

2)芯轴1带动筒坯5开始以ω

3)将初始辊轮4替换为高低辊轮7，芯轴1以转速40rad/min带动筒坯5开始以ω

与现有技术相比，本装置通过展成旋挤制造方法可以令筒形坯料直接成形为带高低筋构件，通过更改辊轮深、浅纵筋槽的数量分布和补充环的直径大小，可实现不同厚度、不同高低筋分布规律的不等高外筋构件制造。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。