[发明专利]一种变径管无模浮动滚珠旋压方法及夹具

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工中旋压制造领域，具体是一种滚珠旋压方法和旋压夹具。

技术背景

随着我国经济的迅速发展，对旋压产品的需求量也越来越大，旋压加工应用领域也越来越广。目前，滚珠旋压已有效地用于制造特薄壁管，特别是小直径薄壁管，与其他工艺相比，滚珠旋压获得的产品表面光滑，且尺寸精度高。

现有的滚珠旋压主要针对管型件进行壁厚减薄旋压，旋压过程产品的内径保持不变，因此无法满足变内径管的工艺要求，导致目前国内市场上需求的变内径薄壁管主要依靠国外进口。

发明内容

为克服现有技术中存在的采用滚珠旋压无法满足变内径管的工艺要求的不足，本发明提出了一种变径管无模浮动滚珠旋压方法及夹具。

本发明提出的变径管无模浮动滚珠旋压方法包括以下步骤：

第一步，安装旋压工装；将滚珠均布在模环的凹槽内，并通过压块将滚珠封闭在凹槽内；将管坯一端逐次穿过主轴箱主轴内孔、模环和压块的中心孔、以及叉形推杆的U形槽，并用夹头加紧管坯，夹头固定在套筒上；转动小托板上的刻度盘带动叉形推杆推动压块移动，当压块右侧端面距模环端面5.2mm时，压块压紧管坯；

第二步，缩径旋压；缩径旋压包括五步，具体过程是：

a.试旋，确定各缩径段的外径；试旋长度为20～30mm；车床转速118r/min，管坯轴向进给速度为60mm/min；启动车床，小托板上的刻度盘顺时针每转动1大格，压块轴向主轴箱方向运动0.05mm，当刻度盘顺时针转动10大格，压块前进0.5mm，滚珠径向下压0.3mm；旋压后缩径段管壁壁厚增加0.05～0.06mm，根据公式确定各缩径段的外径：

φ_外＝φ_内+2kδ

公式中，φ_外为各缩径段的外径；φ_内为各缩径段的内径；k为系数，取值范围为1.10～1.12；δ为管壁厚；

b.旋压第一处缩径段；旋压过程包括三道次；旋压中，管坯的进给速度60mm/分钟，管坯单向行进距离为35mm后返回初始起旋位置；重复上述过程，依次进行第二道次和第三道次旋压旋；第一道次和第二道次旋压中，每道次刻度盘分别转动10大格，压块亦分别前进0.5mm，每道次滚珠径向下压0.3mm；第三道次旋压中，刻度盘转动8大格，压块亦分别前进0.4mm，滚珠径向下压0.2mm；

C.旋压第二处缩径段；第二处缩径段的旋压过程同旋压第一处缩径段的旋压过程；

d.旋压第三处缩径段；旋压过程包括三道次；旋压中，管坯的进给速度60mm/分钟，管坯单向行进距离为35mm后返回初始起旋位置；重复上述过程，依次进行第二道次和第三道次旋压；旋压中，每道次刻度盘分别转动10大格，压块亦分别前进0.5mm，每道次滚珠径向下压0.3mm；

e.旋压第四处缩径段；第四处缩径段的旋压过程同旋压第三处缩径段的旋压过程；得到变径管；

第三步：卸料；将完成旋压的管件从夹具上卸下。

旋压道次是以尾顶带动管坯沿车床轴向运动一个往复为一道次。

本发明还提出了一种变径管无模浮动滚珠旋压方法的夹具，包括模环、滚珠、压块和叉形推杆；滚珠均布在模环的U形凹槽内，压块大端的外圆与模环内孔壁间隙配合；叉形推杆的U形叉口套在管坯上，叉形推杆另一端固定在刀架上。

模环一端的小径内孔为管坯的过孔，模环另一端的大径内孔为压块的安装孔，模环中部的内孔孔径略大于压块小直径端的外径；模环中部内孔与管坯的过孔之间形成径向台阶面，并且该径向台阶面与孔壁之间为R10的圆弧过渡，当管坯穿过模环的过孔后，在模环中部形成了用于安放滚珠的U形凹槽；滚珠逐个均匀排布在凹槽内。

压块的小端端面为内凹圆弧形；压块的内孔为管坯的过孔。叉形推杆一端开有U形槽，该U形槽的槽底为直径略大于管坯外径的圆弧形；叉形推杆另一端为该叉形推杆的固定端，固定在刀架内。

本发明用于奥氏体不锈钢管的旋压成形，可替代性强，操作简单方便，工作效率高。由于奥氏体不锈钢强度低，延伸率在40％以上，塑性好，有利于缩径，应用滚珠旋压成形具有良好效果。

本发明采取的工装夹具，能够有效地控制薄壁管缩径处的直径，根据缩径段内径的尺寸要求获得不同的直径，解决了变径管局部缩径的技术难题。该工装夹具原理简单，合理利用了普通车床的功能，并且加工容易，制造成本低。

附图说明

图1为变径管无模浮动滚珠旋压夹具的结构示意图；

图2为变径管无模浮动滚珠旋压夹具结构示意图的A-A向视图；