[发明专利]一种螺栓球坯球体连续局部塑性成形装置与方法

说明书

本发明涉及螺栓球坯成型技术领域，具体公开了一种螺栓球坯球体连续局部塑性成形装置，包括支撑辊、压辊、主驱动电机、横向进给液压马达以及竖向进给液压缸，所述支撑辊、压辊均成对设置，支撑辊为圆柱形结构，并排安装在立框底部；所述支撑辊由主驱动电机驱动，所述横向进给液压马达设置在立框侧面，竖向进给液压缸设置在立框顶部；所述立框内侧设置有竖向滑台，在竖向滑台上设置有第一横向滑台和第二横向滑台，两组压辊分别设置在第一横向滑台和第二横向滑台上；所述竖向滑台由竖向进给液压缸驱动，第一横向滑台和第二横向滑台由横向进给液压马达驱动；本发明实现在较小的力作用下实现变形，进而实现设备的小型化，提高球体的几何精度。

技术领域

本发明涉及螺栓球坯成型技术领域，具体为一种螺栓球坯球体连续局部塑性成形装置与方法。

背景技术

目前的螺栓球毛坯制造均采用圆柱体棒料锯切后加热至奥氏体温度区域后热锤锻加工。

热锤锻工艺造成的局部褶皱由于难于消除，毛坯球中的细小裂纹缺陷在所难免，使用于空间网架结构中有可能由于裂纹在一定受力条件下逐步扩展成为局部破坏的因素，造成安全隐患；另一个现实问题是由于锻工环境较差，技术和体力的要求极高，随着社会生活水平提高，年轻人多不愿从事这项劳动，已经出现了技术人才断档现象，可以预见这种趋势会愈加明显并且不可逆转；使用模锻方法毛坯球球度指标过大，达到2~3mm以上，使得数控加工中螺栓球的定位间隙不得不外移以避免撞刀现象发生，空刀行程加大，严重降低了数控加工的效率，其原因主要是锤锻过程中模具某些区域磨损剧烈使得模具控制几何形态的性能显著降低。

另外一种加工球体的方法是使用斜轧或纵轧等利用轧制技术塑性成形至球体，但是由于在旋转方向临近球面区域的三向拉应力的曼内斯曼效应，特别是超过50mm以上球体在两极区域出现内部裂纹或酥松现象，用于结构件会产生严重的安全问题，使得这种球体只能应用于球磨球体等非结构件领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺栓球坯球体连续局部塑性成形装置与方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种螺栓球坯球体连续局部塑性成形装置，包括支撑辊、压辊、主驱动电机、横向进给液压马达以及竖向进给液压缸，所述支撑辊、压辊均成对设置，支撑辊为圆柱形结构，并排安装在立框底部；所述支撑辊由主驱动电机驱动，所述横向进给液压马达设置在立框侧面，竖向进给液压缸设置在立框顶部；所述立框内侧设置有竖向滑台，在竖向滑台上设置有第一横向滑台和第二横向滑台，两组压辊分别设置在第一横向滑台和第二横向滑台上；所述竖向滑台由竖向进给液压缸驱动，第一横向滑台和第二横向滑台由横向进给液压马达驱动；所述压辊为截面为螺栓球坯直径的圆弧型廓形，所述立框固定在基座上，压辊设置在两根支撑辊中间的位置；所述第一横向滑台和第二横向滑台分别设置有加速度计，所述加速度计与控制器电性连接。

优选的，所述主驱动电机输出端设置有齿轮分配器，所述齿轮分配器设置有两个输出轴，两个输出轴分别通过联轴器与两根支撑辊相连；所述主驱动电机与控制器电性连接。

优选的，两组压辊顶端均连接有压辊驱动液压马达，两组压辊驱动液压马达分别与第一横向滑台、第二横向滑台相互固定；所述压辊驱动液压马达与控制器电性连接。

优选的，所述第一横向滑台、第二横向滑台之间配合套有丝杆，所述丝杆一端与横向进给液压马达相连，在丝杆上设置有对称的螺纹结构。

优选的，所述横向进给液压马达、竖向进给液压缸均与控制器电性连接，且横向进给液压马达、竖向进给液压缸的液压系统均设置有压力传感器，压力传感器与控制器电性连接。

优选的，本发明还提供了一种螺栓球坯球体连续局部塑性成形方法，包括如下步骤：

S1：坯料置于两根支撑辊之间，打开主驱动电机，带动支撑辊以及坯料转动；