数控旋压成形工艺的应用实例与探讨

1、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

2、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，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；图1旋压后工件的壁厚tf，与毛坯原始厚度t0和锥形件的半锥角之间的关系符合正弦律，即：tf = t0 Sin式中：tf 旋压后工件的壁厚t0 毛坯原始厚度 工件的半锥角2 普旋工艺普旋工艺的原理：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

3、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）：图23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 T010

4、1； 换第一只R5旋轮N0005 G00 X300 Z45；定位至安全位置N0010M10；顶紧尾顶N0020 M3 S600；开主轴，转速600N0030G00 X130 Z5； 靠近工件 N0040 G01 X105.2 Z2.5 F300；强旋加工起步N0050 G01 X240.4 Z-94.5； 强旋加工结束N0060G01 X300；拉直边N0070 M5； 关主轴 N0080 G00 X300 Z45； 回位至安全位置N0090M11； 尾顶退 N0100 M30； 程序结束 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

5、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：O0034零件旋压总程序名N0000 T0303； 换第三只R10旋轮N0005 G00 X300 Z-109；定位至安全位置N0010M13； 涨紧涨胎 N0020 M10；顶紧尾顶N0030M3 S600； 开主轴

6、，转速600N0040M98 P1006；旋压进刀段(调子程序)N0050 G01 X140 Z-85.4； 一次缩锥旋压N0060Z-15 S610； 一次缩径旋压加工N0070 G00 X150 Z-85.4；回位至二旋位置.（省略：二至七次旋压程序）N0300 G00 X106 Z-42.2； 回位至八旋位置N0310 G01 X96；八次旋压加工准备N0320 X90 Z-36.3； 八次缩锥旋压N0330 Z-1 S645； 八次缩径旋压加工N0340 M98 P1006；总旋压进刀段(调子程序)N0350 G01 X81 Z-28.5 F280； 总旋压缩锥拉光N0360 Z0 S

7、650； 总旋压缩径旋压收尾N0370 M5； 关主轴N0380 G00 X300 Z-109； 回位至安全位置N0390 M11； 尾顶退 N0400 M12； 收缩涨胎 N0410 M30； 程序结束 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 旋压子程序名N0010 G00 X180 Z-109； 子程序靠近工件 N0020G01 X149 F400；子程序旋压加工准备N0030 Z-99； 子程序旋压加工起步N0040 G02 X144.6 Z-89.9 R20；子程序旋压加工肩弧N0050M99子程序结束图4 旋压催化器首端的涨胎模工艺图5 旋压催化器

8、末端的三爪夹紧工艺在开始正式批量旋压前，必需要做的工作：l Z轴对刀：以涨胎模锥头端面（A面）为基准面用手轮方式对刀，设定Z 0；l X轴对刀：以涨胎模锥头外圆面（B面）为基准面用手轮方式对刀，设定X 79(锥头外圆面直径+旋轮R10×2，即59+20)；l 空车试运行检验所编程序是否与所加工模具型线吻合，发现Z轴方向偏差-3，应调整对刀基准，重新设定Z -3；l 实物试旋加工，发现零件收尾段存在少量反弹现象，可不用修模，直接修改程序，将程序中总旋压缩锥拉光N0350语句G01 X82 Z28.5 F280改为G01 X81 Z28.5 F280（使旋轮往X轴方向多压入0.5mm）。

9、3.2.2实例2：水壶或罐体零件的普旋器皿、容器等零件常用拉伸旋压式普旋法，通常需要多道次旋压，方能使其成形。图6推荐了水壶或罐体收口旋压工装设计及旋压路线。图6 水壶或罐体收口工装设计及旋压路线推荐3.2.3实例3：高压开关屏蔽罩的自动旋压（强旋与普旋的综合旋压） 图7所示的高压开关屏蔽罩是前段为一锥台，后段为一卷圆。对前段的锥台可拟采用强旋一次旋成，而后段的卷圆则必需分三道旋压：第一道的卷圆1/4段安排在与锥台一起，强旋后接着普旋列为首旋；第二道的卷圆1/4段的旋压为向内收式普旋，作为二旋；而三旋则为一特殊旋压，即采用卷圆旋轮来完成剩下的1/2卷圆。图7 旋压屏蔽罩的首旋工艺首旋（强旋与普

10、旋的综合旋压）对于如图7所示将板料用旋压方法旋出的工件,其旋压工艺的安排是:在主轴上安装一套按所要求曲线设计制造的芯模，利用尾顶顶紧毛坯 ,进行屏蔽罩首道旋压。由于该工件不允许有中心孔，因此必需利用底边支撑的对中装置。建立图7所示的工件坐标系，选轴中心线为X轴原点，芯模端面为Z轴原点，板料厚度2mm，按图示工艺路线编辑程序。二旋（向内收式普旋旋压）经过首旋加工后的半成品，翻转一面套入筒形模具中，如图8所示，仍利用原尾顶压紧半成品工件，然而此时在尾顶芯轴增设了一只卷圆转盘作为卷圆段内模，二旋旋压完毕尾顶连同卷圆转盘带工件一起退出，取下工件。二旋旋压工艺的安排是，先切掉首旋后多余的边，再进行二旋旋

11、压。该转盘与尾顶芯轴用圆螺母固定，二旋批量旋压完毕卸下转盘，方可进行三旋旋压。选轴中心线为X轴原点（以筒形模外圆面B面为基准面），筒形模端面（A面）为Z轴原点，按图示工艺路线编辑程序。图8 旋压屏蔽罩的二旋工艺三旋（卷圆旋压）经过上两道旋压加工后的半成品，仍利用二旋的筒形模具和原尾顶压紧半成品工件，（然而此时应卸下二旋的卷圆转盘）采用一卷圆旋轮对剩下的1/2卷圆段进行旋压。如图9，选轴中心线为X轴原点（以筒形模外圆面B面为基准面），筒形模端面（A面）为Z轴原点，利用卷圆旋轮的端面（a面）和最大外径（b面）进行Z轴和X轴的对刀，设板料厚度2mm，按图示工艺路线编辑程序。图9 旋压屏蔽罩的三旋工艺4.技术总结4.1 在PX