[发明专利]一种带预紧结构的旋压增厚成形模具

说明书

技术领域

本发明属于旋压增厚技术领域，更具体地，涉及一种带预紧结构的旋压增厚成形模具。

背景技术

旋压是一种成形回转体件的工艺方法，其广泛应用于成形回转体筒形件、管形件或盘形件，其工艺过程为在坯料随模具旋转或旋压工具绕坯料轴线旋转时，旋压工具沿坯料径向相对进给，从而使坯料受压并产生连续、逐点的变形。旋压包含普通旋压和变薄旋压，在旋压产品中，尤其是在旋压齿盘或链轮产品中，常常需要边缘增厚，通过旋压边缘增厚获得满足条件的产品。

现有技术中对于旋压增厚技术已有了一定研究，如WO9622847A、US6925713B以及CN1144497A公开了一种采用V形型槽轧轮进行旋压增厚的方法，其经多次旋压将圆形板料边缘旋压增厚成V形，随着旋压道次的增加，V形型槽的张角越来越大，最后旋压成矩形，该方法在最终厚度增加较大时，需要经多次旋压。又如CN102009112B公开了一种圆形板料环形外缘增厚方法，其在圆形板料外缘设置N个具有矩形开口的轧轮，成形后板料外缘的形状和尺寸由轧轮的矩形开口决定。以上旋压技术均针对轮缘旋压增厚，由于在旋压过程中旋轮槽中受坯料的楔入力，极易开裂，且工件在上下压盘的夹持下，夹持不稳，极易出现翘曲，因此需对现有的旋压模具进行改进设计。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种旋压增厚成形模具，其中结合旋压增厚成形的工艺特点，相应设计了带预紧结构的适用于盘形件轮缘旋压增厚的旋压增厚成形模具，通过对其关键组件如上压盘和旋压轮的结构及其具体工艺参数进行研究和设计，相应的可有效解决工件翘曲以及模具过早失效的问题，具有结构简单、成形方便等优点。

为实现上述目的，本发明提出了一种带预紧结构的旋压增厚成形模具，该成形模具包括上压盘、下压盘和旋压轮，其中：

所述上压盘包括上定盘、碟簧和上动盘，该上定盘中部开设有凹槽，所述碟簧和上动盘均嵌装在该上定盘中部的凹槽内，并且碟簧位于上定盘和上动盘之间，所述上定盘、碟簧和上动盘同轴设置，并通过紧固件相连；

所述旋压轮包括心轮、带环形槽的环形槽轮和压紧盖，所述心轮的下端为法兰结构，其中部设有圆孔，上端面均布有防转槽，该心轮依次穿过所述环形槽轮和压紧盖，并与压紧盖螺纹连接，所述压紧盖的上端面同样均布有防转槽，该防转槽与心轮上端面的防转槽对齐，对齐的防转槽内安装有防转键，该防转键通过紧固件固定在心轮的上端面上。

作为进一步优选的，所述环形槽轮的环形槽的槽宽H₂大于待旋压板坯厚度t且小于2.3t，环形槽轮两侧壁厚H₁、H₃大于10mm同时大于所述槽宽H₂的3倍；环形槽上下侧壁倾角α₁、α₂优选为94-96°，槽底厚度L₂优选大于所述槽宽H₂的3倍同时大于10mm。

作为进一步优选的，所述心轮下端法兰结构的上表面由位于内侧的凹槽结构和位于外侧的平面结构构成，该平面结构与环形槽轮的下表面接触，其接触宽度为L₄，所述压紧盖下表面的端缘为凸起结构，该凸起结构与环形槽轮的上表面接触，其接触宽度为L₃，所述L₄和L₃相等，并且为环形槽轮轮槽深度的1.1-1.2倍。

作为进一步优选的，所述环形槽轮的轴向预紧力F通过拧紧压紧盖与心轮之间的螺纹控制，当拧紧到预定的压紧力后，在压紧盖与心轮的防转槽中安装防转键，防止工作中压紧盖与心轮松开。

作为进一步优选的，所述预紧力F采用以下公式计算：

式中：σ_s为待旋压板坯的屈服强度，H₂为环形槽的槽宽，r₁为成形后工件的半径，r₂为环形槽轮的外半径。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明将上压盘设计成组合结构，并在上压盘内通过内置的方式设置有蝶形弹簧，在旋压增厚过程中，使得上压盘的上动盘始终保持对工件盘面的压力，有效解决了工件在旋压过程中，盘面由于受到周期性压力而引起变形及翘曲的问题，夹持稳定方便。

2.本发明将旋压轮设计成组合结构，通过心轮和压紧盖的螺纹配合，可事先对与工件接触的环形槽轮施加轴向预压力，提高其承受成形过程中工件的楔入力的能力，有效防止旋轮破裂，提高了旋轮的使用寿命。