青岛理工大学琴岛学院毕业论文（设计）

均为旋压技术的革新奠定了坚实的基础。

这种新型的塑性成形的加工方法，无疑会为我们将来的社会提供更多的未知数，未来的旋压机是什么样我们无从得知，但有一点是肯定的，科技将会更进步，未来的机械化智能化社会，将是我们向往的。

1.2 旋压机的简介

适用于成型薄壁空心回转体的零件，避免了切除工件材料时产生的切屑造成原料的浪费，提高零件的加工要求和表面粗糙度的特性，通过旋轮座中的旋轮轴的转动带动旋轮的转动，完成对工件的挤压加工，成型速度快，可以实现薄壁钢管的无缝化生产，减小了应力集中，提升了零件使用的安全性与可靠性，生产过程大大的降低了成本。

旋压机又有普通旋压机与强力旋压机之分，普通旋压机的加工范围较窄仅仅能改变加工零件外形，而强力旋压机可以同时改变加工零件壁厚，这是它们的本质区别，旋压机成型工艺简单，加工周期长的特点，对技术的要求很高，然而对于普通旋压机来说加工方式比较复杂，对复杂工件的加工困难并且加工的效率相对较低达不到某些特殊条件下的工艺需求。因此数控强力旋压机应运而生，这就实现了生产加工的多样化机械化，符合现代工业生产的需求。

伴随着各个领域的经济发展，旋压机的性能要求将更加苛刻，逐渐需要性能更加稳定的，加工精度更高的，加工的工艺可以更加复杂的机械，在各个传动机构的革新的前提下，更加高效的系统用到了机器上，特别是液压系统的使用，液压的驱动比单纯的采用电动机的驱动方式，变得更加直接有效省去了中间的减速装置，通过液压泵的供油以压力的形式传递到液压缸中，通过活塞的运动传递到各个执行部件，如旋轮的纵向进给的运动，旋轮架的横向运动，尾顶机构的夹紧运动，都可以通过更高效的液压机构实现。同时用更优质的材料制作导轨实现导轨的运动过程中的更小的摩擦系数，更快更稳的传递动力都是现代新型的数控旋压机的优势。

强力的数控旋压机由三部分组成：旋轮架的主机；液压泵站及系统；控制机及主机架和基座部件构成立式机的主体部分，其它各部件都安装在它的上面；编码测试光栅测试系统，在晶体管上的信号，传动给执行部件，测试各个液压缸的位移，微电子系统形成了以，对其测试将更加精确。润滑系统由两个手压泵组成，对活动平台与三旋轮座燕尾滑轨集中供油；轴承与轴承座之间的结合更精确，通

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过更合理的安装方式达到运动的准确性及稳定性。

强力旋压简称为强旋。强旋工艺主要依靠坯料厚度的减薄来实现成形，坯料外径基本保持不变。在进行强力旋压时，旋轮加于坯料上的压力要比普通旋压时大得多，坯料的变形情况和普通旋压时也不大相同，在普旋过程中，坯料厚度变化不大但直径变化很大，由大变小或由小变大，而在强旋过程中，坯料直径基本保持不变，但厚度变化很大，由厚变薄。因此强力旋压又称为变薄旋压。从工艺过程分析看，强力旋压属轴向拉延，变形区材料处于二向或三向压应力状态，因而可产生较高的变形程度。根据旋压件的类型和金属变形机理的差异，强力旋压可分为锥形件强力旋压一剪切旋压和筒形件强力旋压一挤出强旋两种。前者用于加工锥形、抛物线形、和半球形等异形件，而后者用于筒形件件和管形件的加工。有时这两种方法联合运用，加工各种复合形零件。强力旋压工艺利用旋轮对连同芯模一起转动的管状或平板毛坯施加压力，并沿毛坯经线方向进给，使得金属沿经线方向流动，相当于金属在旋压过程中得到了轧制，从而使制件性能提高，因此，该工艺在某些生产领域内比一般的机加工更具有应用前途。

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2 旋轮头座的设计

2.1 旋轮的简单设计

旋轮是旋压机工作的主要部件，类似于车床的刀具，用旋轮的旋转实现工件的无切屑加工，对材料的挤压需要较大压力，因此需要传递的较大扭矩保证工件的成型面，可以选用屈服极限以及强度极限相对较高的CrWMn做调质处理，同时具有较高的HBS（310-360）。

1.按外轮面接触疲劳强度设计

根据旋轮的外轮面的工作的开始转动方式的设计准则计算，再按照旋轮芯部的弯曲强度进行校核。由于旋轮的转速是相对的对于旋压机的主轴的其转速范围约为50r/min-700r/min,电动机的功率为15Kw，由式

TPw?nw（2-1）

9550

得旋轮的转矩T在205N·m-2865N·m之间

m2d1?KT2(4802) （2-2） Z2?H旋轮的转动过程中需要与旋轮轴之间有较高的同心度，所以对旋轮芯部可以采用锥面进行设计，保证与旋轮轴的贴合精度高，在斜度选用时有经验值得知可以采用1：4的斜度，保证轴与轮的好的同心度。

(1)经计算知作用在旋轮上的转矩T2=1069.1N·m；根据各项系数的乘积载荷系数K=1.1；

（2）弹性影响系数的选取根据计算公式查表ZE,因选用调质过的旋轮与钢的轮轴相配，故ZE?100MPa。

（3）结合旋压机的总的尺寸的设计以及纵向及横向行程的考虑，包括对旋压的最大的毛坯直径（690mm），初步确定旋轮的轮面的外缘直径300mm。 （5）核定许用接触应力??H?

根据旋轮轮材料为铸锰钨铬合金，砂型模铸造，旋轮外圆的布氏硬度>HRC,由表查的旋轮的基本许用应力??H?‘=258MPa。

应力循环次数 N?60jn2Lh?2.3?108 （2-3） 则 ??H?=181MPa （6）通过对m2d1的值的计算，由设计式得

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m2d1?5169.12N?mm

由条件知，锥孔应靠近大端且不小于工作长度的85%，因此时的应力可避免更加的集中，并且在旋轮旋转的过程中可以很好地解决转动的稳定性问题，可得旋轮锥孔的大端直径85mm，锥孔宽度为除去定位螺纹后的沉头孔后的宽度。 2.旋轮的强度校核

对应力集中地旋轮芯部在转动过程中的弯曲强度进行校核，以使其满足个、加工过程中的加工需求。 ?F?1.53KT2 YFa2Y????F? （2-4）

d1d2m 选取当量系数 zV2?z240??42.42 33cos?cos11?18?36? 根据zV2=43.62 ， YFa2 =2.87。 许用弯曲应力 ??FN?=??F???KFN

从机械设计表中查得由铸锰钨铬合金制造的旋轮的基本许用弯曲应力为 ??F?′=280Mpa

寿命系数为 KFN610?9?0.367

2.3?108 ??FN?=??F???KFN=84MPa

?F=

1.53?1.1?1069.1?1000?2.38?0.9192?35.66MPa＜??FN?

80?320?8 由此可见旋轮的弯曲强度是可以满足的。

旋轮在转动传递压力对工件进行加压的时候，会产生大量的热，由于为开式传动的形式，产生的热量可以及时的散去，在保证切削液的供给充足的前提下，其外部的边缘地带，产生的影响不是很大，可保证散热的需求，保证加工温度处在可控的范围内，不必进行热平衡的核算。

2.2 旋轮轴的设计计算

旋轮轴是用来连接旋轮与传动机构的装置，当电机的驱动力输出通过主轴箱的减速机构，通过联轴器将动力输送给旋轮轴，通过键连接起来，由轴的转动带动末端执行件旋轮的转动，达到动力输出的目的。

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