[发明专利]一种用于成形波纹管的旋压机构及旋压方法

权利要求书

1.一种用于成形波纹管的旋压机构，其特征在于，包括芯轴、芯模、夹块、波纹芯模、芯轴端盖、成形波纹用旋轮和校形旋轮；其中：芯模套装在芯轴上，坯料套装在芯模上，并通过位于芯轴1一端的四个夹块固定；所述的芯模分为直壁芯模和波纹芯模，在成形波纹管中，根据不同的工序选用不同的芯模。

2.如权利要求1所述一种用于成形波纹管的旋压机构，其特征在于，所述的芯轴为三级阶梯轴，分别形成了夹块安装凸台段、坯料固定段和芯模配合段；其中，坯料固定段位于芯轴的中部；坯料固定段的外径略小于夹块安装凸台，坯料固定段与夹块安装凸台段之间台阶的端面形成了坯料定位面；在坯料固定段与芯模配合段之间台阶的端面上对称开有两个用于连接芯模的螺纹孔。

3.如权利要求1所述一种用于成形波纹管的旋压机构，其特征在于，夹块有四个，各夹块的下表面均为弧面；所述弧面的曲率分别与与之配合的夹块安装凸台段的曲率和坯料的曲率相同。

4.如权利要求1所述一种用于成形波纹管的旋压机构，其特征在于，波纹芯模为分瓣芯模，该波纹芯模外表面的形状尺寸与波纹管件内表面的形状尺寸相同；所述波纹芯模中的各波纹段由三段圆弧组成，分别为顶部圆弧和两个根部圆弧，各圆弧半径满足式(1)：

rm₁＝r₁＝R₁+t   (1)

rm₂＝r₂＝R₂+t

其中，rm₁为波纹芯模波纹段根部圆弧半径,rm₂为波纹芯模波纹段顶部圆弧半径；r₁为波纹管内表面波纹段根部圆角半径，r₂为波纹管内表面波纹段顶部圆角半径；R₁为波纹管外表面波纹段根部圆角半径，R₂为波纹管外表面波纹段顶部圆角半径；t为波纹管壁厚。

5.如权利要求1所述一种用于成形波纹管的旋压机构，其特征在于，所述成形波纹用旋轮的旋轮成形面分为三个弧段，分别是中部弧段rs₁以及两端弧段rs₂，各个弧段的半径满足式(2):

rs₁<R₁

rs₂>R₂   (2)

其中,rs₁为旋轮成形面中部弧段的圆角半径，rs₂为旋轮成形面两端弧段的圆角半径；

所述旋轮中部弧段rs₁比波纹管外表面根部圆角半径R₁小3～4mm，旋轮两端弧段rs₂比波纹管外表面外表面顶部圆角半径R₂大3～4mm。

6.如权利要求1所述一种用于成形波纹管的旋压机构，其特征在于，校形用旋轮的旋轮成形面为凹槽形，该旋轮成形面分为三个弧段，分别是旋轮成形面槽型区根部圆弧半径rb₁、旋轮成形面槽型区中部圆弧半径rb₂、旋轮成形面端部圆弧半径rb₃，该旋轮用于精确成形波纹管波纹段外表面，其形状尺寸与波纹管外表面波纹段形状尺寸相同并相互吻合，如式(3)所示：

rb₁＝R₁

rb₂＝R₂   (3)

rb₃≈rb₁

其中rb₁为旋轮成形面槽型区根部圆弧半径，rb₂为旋轮成形面槽型区中部圆弧半径，rb₃为旋轮成形面端部圆弧半径。

7.一种利用权利要求1所述用于成形波纹管的旋压机构的旋压方法，其特征在于，具体过程是：

步骤1，筒形工件减薄旋压；采用常规旋压减薄方法对筒形工件进行减薄旋压；具体是，通过夹块固定原坯以实现坯料与芯轴的同步转动；采用直壁芯模并通过芯轴端盖将直壁芯模安装在芯轴上从而实现直壁芯模与芯轴的同步转动；采用三个强力旋压旋轮并使其沿周向以120°夹角均匀分布；旋轮轨迹采用轴向直线进给；芯轴转速为90r/min，旋轮进给速度为1mm/r，轴向进给长度略大于工件的长度；得到减薄的筒形工件；

步骤2，波纹成形旋压；所述波纹成形旋压的过程采用无芯模缩径旋压；卸除旋压机构中的直壁芯模，并以三个成形波纹用旋轮替换三个强力旋压旋轮；旋轮轨迹与波纹管外形近似；轨迹的波纹段由三段圆弧组成，分别为顶部圆弧rp₁和两个根部圆弧rp₂，其圆弧半径满足式(4)：

rp₁＝R₁-rs₁   (4)

rp₂＝R₂+rs₁

式中rp₁为旋轮轨迹中波纹段根部圆弧半径，rp₂为旋轮轨迹中波纹段顶部圆弧半径；

所述旋轮的轨迹与波纹管外形的间距为rs₁；

在步骤1所成形的筒形工件上通过波纹成形旋压，在所述筒形工件表面上旋压成形出波纹形状；

步骤3，波纹校形旋压工序；将分瓣波纹芯模装入成形有波纹形状的筒形工件内；将波纹芯模与工件一同套装在芯轴1的芯模安装段上，并通过芯轴端盖将所述波纹芯模和芯轴固连，并通过夹块固定所述筒形工件，从而实现工件、波纹芯模与芯轴的同步转动；以三个校形旋轮替换三个成形波纹用旋轮；设定芯轴的转速为60r/min；通过三个校形旋轮逐段对每段波纹及该段波纹与直线段的过渡处进行径向直线进给，得到精确成形的筒形工件波纹段；

至此，完成了对波纹管的旋压成形。