[发明专利]有十字形键的分形旋压模具及该十字形键的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及旋压成形加工领域，具体是一种有十字形键的分形旋压模具及该十字形键的确定方法。

背景技术

分形旋压是成形整体车轮、轮毂以及整体式V形槽皮带轮的先进工艺方法。在目前的分形旋压工艺中，主动芯模大端与机床主轴通过机械方式联接，从动芯模大端与尾顶也通过机械方式联接，尾顶中心线与主轴中心线重合，毛坯的一个表面与主动芯模小端面配合，毛坯的另一个表面与从动芯模小端面配合。旋压成形时，仅仅通过主动芯模施加给工件的摩擦力和工件施加给从动芯模的摩擦力，实现主动芯模、工件和从动芯模随主轴的转动。随着分形旋压过程的进行，旋轮的径向进给深度不断增加，而通过机床尾顶和主轴施加作用于主动芯模和从动芯模的压力基本不变，因而主动芯模和从动芯模与工件间的摩擦力也基本不变，而工件所受旋轮力不断增大，工件转动的阻力也不断增大，因此导致摩擦力难以继续带动工件与从动芯模随主轴同步转动，并使工件产生滑动和偏心，甚至卡死不能转动，从而影响旋压加工过程的正常进行。

迄今为止，对于分形旋压成形技术的研究较少。报道的只有部分国外学者在二维的平面变形和大量简化的三维变形基础上，对分形旋压成形机理、分形旋压力能参数计算和材料流动规律等分形旋压成形过程中的问题进行了少量研究，主要研究的失效方式为开裂及凸缘失稳，对于分形旋压工件滑动和偏心现象的提出及问题解决方法尚未见报道。

发明内容

为克服现有技术中存在的摩擦力难以继续带动工件与从动芯模随主轴同步转动，并使工件产生滑动和偏心，甚至卡死不能转动，从而影响旋压加工过程的正常进行的不足，本发明提出了一种有十字形键的分形旋压模具及该十字形键的确定方法。

本发明包括主动芯模和从动芯模。所述主动芯模和从动芯模为回转体，其纵截面呈梯形。所述主动芯模的小端面与从动芯模的小端面分别与毛坯的一个表面配合。在主动芯模与毛坯配合的小端面中心有十字形键，该十字形键的几何中心与该端面的几何中心重合；在从动芯模与毛坯配合的小端面中心亦有十字形键，并且该十字形键的几何中心与该端面的几何中心重合。在主动芯模的大端面中心有与机床主轴固联的连接插杆。

本发明还提出了一种用于所述分形旋压模具中十字形键的确定方法，其过程包括以下步骤：

步骤一，确定作用在十字形键上的外力偶；根据公式(1)确定作用在十字形键上的外力偶M_e：

Me=9549Pknk---(1)]]>

公式(1)中，M_e为作用在十字形键上的外力偶，M_e的单位为N·m，P_k为旋压机主轴额定功率，P_k的单位为KW，n_k为旋压机主轴转速，n_k的单位为r/min。

步骤二，确定十字形键的许用剪切强度；根据公式(2)确定十字形键的许用剪切强度τ_l：

τ_l＝(0.5-0.7)σ_b    (2)

公式(2)中，τ_l为十字形键材料的许用剪切强度，σ_b为十字形键材料的抗拉强度。

步骤三，确定十字形键的许用挤压强度；根据公式(3)确定十字形键的许用挤压强度σ_l：

σ_l＝(1.5-2.5)σ_b    (3)

公式(3)中，σ_l为十字形键材料的许用挤压强度，σ_b为十字形键材料的抗拉强度。

步骤四，确定十字形键的尺寸；根据不等式组(4)和(5)确定十字形键宽度b、半长度l和高度h：