旋压工艺
二、工艺分析
1、旋压过程分析
⑴劈开轮
劈开轮成形分为劈开、整形二个阶段。
垂直缸快速进给，在接近零件时转为工进并压紧零件（始终保压），主轴带动上下模旋转（见图2）。X1劈开轮沿径向快速进给，接近工件时转换为工进，当X1进给了8～10mm后，X3整形轮沿径向快速进给（此时X1停留在原地）（图2 b），接近工件时转换为工进，此时X1和X3同时工进，在速度上X3比X1稍快一点。当X1进给到预定深度，延时0.5～1.5秒后快速退回，X3继续工进，直到零件成形（图2 c）。
图 2 劈开轮旋压过程示意图
在此旋压过程中要注意的问题有：1、垂直缸在压紧工件后应始终处于保压状态下，直到零件成形，X3退回；
2、X1的进给位置一定要是在毛坯的二分之一处，偏差不能大于0.1mm，否则会产生劈偏现象，造成废品；
3、X1和X3工进速度的协调关系（见图3）；
4、成形后槽型的回弹变形与X3的延时和X3旋轮尺寸之间的关系，当成形旋轮X3进给到位后，零件槽型部分会产生冷作硬化，角度尺寸有部分回弹现象，这时的X3旋轮的最终进给尺寸和延时量可以适当调整，最终保证角度尺寸不会超差。在设计X3旋轮时也可以将回弹因素考虑进去，X3的旋轮夹角可以在图纸要求的尺寸上增加1°至2°，使之在旋压结束时能补充回弹量。
图3 X1与X3工进速度的协调关系
注：当X1的工进速度比X3快或两者相等，都会产生如图a的效果，这时会发生已经被劈开的材料边缘部分受材料内应力的作用向X1旋轮表面靠拢，最终产生相对摩擦。这样会在X1旋轮表面留下一圈积削，而这些积削会划伤零件表面，从而影响零件表面质量。只有当X3的进给速度比X1的进给速度稍快一点（但不能快太多，否则到最后会产生X3成了劈开轮，X1没有起到作用的情况），由X3撑开已经被劈开的材料部分，使被劈开的材料部分不会与X1产生相对摩擦。从而保证产品质量。
⑵折叠轮
折叠轮成形分为预成形、整形二个阶段。
垂直缸快速进给，在接近零件时转为工进并压紧零件（没有保压）。主轴带动上下模旋转（见图4）。X1预成形轮沿径向快速进给，接近工件时转换为工进，同时垂直缸以预成形工进速度对毛坯加压（图4 b），当X1进给到位后，垂直缸停止加压，X1快速后退，同时X3沿径向快速进给，接近工件时转换为工进，此时X3和垂直缸同时工进，在速度上以两者同时完成进给为准。（图4 c）。
图4 折叠轮旋压过程示意图
在此旋压过程中要注意的问题有：X1旋轮和垂直缸同时工进时的速度协调性；X3旋轮和垂直缸同时工进时的速度协调性。X1、X3旋轮在与垂直缸协同进给时各自的进给量均不同，这时需要调整各自的速度来达到时间上的协调（同时完成进给）。
⑶多楔轮
多楔轮成形分为第一次预成形、第二次预成形、整形三个阶段。
垂直缸快速进给，在接近零件时转为工进并压紧零件（始终保压），主轴带动上下模旋转（见图5）。
图5 多楔轮旋压过程示意图
1 ─ 上模
2 ─ 压料杆
3 ─ 毛坯
4 ─ 下模
5 ─ 退料板
6 ─ 定位销
X1预成形轮沿径向快速进给，接近工件时转换为工进，X1进给到位后延时1秒至3秒不等（视零件直径尺
寸而定）（图5 b），X1快退的同时X2预成形轮快进，接近工件时转换为工进，X2进给到位后延时并快退（图5 c），同时X3快进，接近工件时转换为工进，完成成形进给（图5 d）。
毛坯在经第一次预成形时，毛坯的直段部分被旋压成了凹形环状，变形后基本保持了材料厚度不变，仅起到将材料填充到所需部位的作用，旋压成形属于金属塑性变形的一种，遵从"体积不变"的原则，旋压前该直段部分材料的体积等于旋压后凹形环状的体积。
多楔轮的旋压过程，材料变形情况比较复杂，不能只用一个成形旋轮就加工出零件，必须分部成形。第二次预成形是使用齿形角度为50°～60°的预成形轮，旋压凹形环状部位，当槽型填充满后，再用齿形角度为最终角度的旋轮进行整形旋压，最终旋出槽型。
在设计和调试产品时应注意以下几个主要问题：
a、当X1预成形轮加工完后，内侧折叠区域有间隙，并且两侧有一定的圆角，未能填充满（见图6）。
图 6
1 ─ 下模
2 ─ 毛坯
3 ─ 上模
这些间隙和未填满的地方会给以后齿形能否成形造成了影响，因为当X2、X3进行旋压时，有一部分材料就会填充这些间隙和未填满的区域，这样就会产生局部齿形完好成形，而有个别（基本上是两侧的齿形）齿顶出现未成形的情况（见图7）。要解决这个问题，首先要明确"体积不变"的原则，要保证毛坯件的直线段长度计算准确；其次在设计上、下模时要避免在该地方出现直角，应在图纸允许的情况下以圆角和一定斜角适当过度（见图8）。
图7
1 ─ 下模
2 ─ 毛坯
3 ─ 上模
图8
1 ─ 下模
2 ─ 毛坯
3 ─ 上模
另外可以在设计X1旋轮时采用大圆角齿形设计（见图9）（注：此设计只在一种齿数少的产品中使用过，效果不错，但未经过较广泛的试验，仅供参考。）。在编制程序时，也可对X1旋轮的延时进行调整，让X1旋轮进给到位后还有充分的时间进行填充变形。
图9 X1旋轮（仅供参考）
b、在旋压过程中，经常会有带状的细铁屑从旋轮和工件之间飞出，一般这些铁屑会被冷却油冲掉，但有的会留在零件槽型中，被旋轮反复的碾压，造成了零件表面质量的损伤。飞屑问题主要是由于X2旋轮加工完成后，
X3旋轮的槽型没有调到和X2旋轮已经加工出的槽型相吻合，由X3切下的细小铁屑；另一种原因是由于X1旋轮的宽度尺寸不够，X1的宽度小于X2的宽度，由X2切下的细小铁屑。因此在设计时要注意这些情况，尽量避免在旋压时出现此类问题。
c、多楔轮旋压成形体积转移示意图（图10）。
图10 体积转移示意图
1 ─ 旋压前材料的位置
2 ─ 旋压后材料的位置
2、毛坯直径计算
我们以多楔轮的毛坯计算举例，使用的是AutoCAD R14绘图软件。
⑴首先打开AutoCAD R14，新建一张图纸，选择Metric（公制单位），按OK开始。见图11。
图11 选择公制单位
⑵按照图纸实际尺寸绘出零件侧视图，绘图过程在此不作介绍。见图12。
图12 绘制零件侧视图
按零件实际尺寸绘制零件侧视图。
⑶点击Draw（绘图），选择Boundary Creation（面域），出现如图13对话框，点击Pick Points，这时光标变成十字形，将光标移到零件图中空处，点击选择面域，回车后生成一个面域。（注：如果在绘图过程中，线段之间没有完全连接，即有短开处，将不能生成面域。）
图13 生成面域
当面域生成后，再选取零件图中线段时，图中所有线段将会以整体被选取。如图14。
⑷点击Draw（绘图），移动到Solids（实体），选择Revolve（旋转），然后选取已经生成的面域，回车后再选取旋转轴，回车生成一个皮带轮的实体模型。如图15。
图15 生成实体模型
此时可以使用3D工具对图形进行操作，也可调出快捷工具栏，如：
视图工具栏（可看零件各向视图）
渲染工具栏（对零件可进行着色渲染）
⑸点击Tools（工具），移动到Inquiry（查询），选择Mass Properties（质量特性），然后选择3D实体模型，回车后将出现特性查询文本框，见图16。文本框中Volume为体积特性。这时我们就能计算出毛坯的直径了。以图中的数字为例，毛坯的直径为：
加入材料拉深放量，粗计为5%，实际毛坯直径为D=246.96·1.05=259.308≈260mm。
图16 查询质量特性
3、计算机辅助设计
除了用计算机辅助计算毛坯直径外，在设计模具和加工工艺时，也可以借助计算机辅助设计来发现和更正设计中的缺陷。例如在设计旋压模具时需要考虑旋轮架在进给时会不会与上下旋压模具发生干涉，旋轮会不会与旋压模具发生干涉等。此时可以用绘图软件（如：CAXA、AutoCAD、SolidWorks等）在电脑中绘出实际尺寸的图形并保证各零件的相对位置，然后模拟各工位的移动情况，来发现其中的设计缺陷。也可以借此来确定各零件的
加工尺寸范围，例如旋轮的最大直径、最小直径（旋轮类似于刀具，在生产过程中有正常磨损，当磨损后不能保证产品质量时需要对旋轮进行修整，以延长旋轮的使用寿命。）。利用计算机辅助设计能方便、快捷的完成我们的工作，此时，熟练掌握运用电脑就成了关键。
4、工艺流程
图17 是折叠轮的整个工艺流程，也是大部分旋压产品的通用流程。区别仅在于零件的复杂程度与工序的多少。
图17 工艺流程图
拉伸工序可视零件外形尺寸来确定拉伸次数，图18 为工艺流程的简图示意。
图18 工艺流程示意图
当然，也有一部分结构复杂的零件需要利用锻造或铸造来制作旋压毛坯，来满足特定尺寸和要求。
设计人员应该根据不同的零件制订相应的工艺流程，以适应产品要求的需要。
三、模具设计
在模具设计章节中，主要介绍旋压模具，并针对旋压模具设计中影响产品质量的因素进行分析，供设计人员参考。冲压和拉伸模具由设计人员自行参考相关设计手册进行设计，在此不作介绍。
1.旋压方式
以折叠轮为例，有两种旋压方式能使零件成形，见图19。正压式旋压和反压式旋压。
图19 正反旋压方式
1─上模2─定位销3─毛坯4─退料板5─下模6─退料杆7─定位销
8─压料杆9─上模10─毛坯11─退料板12─下模13─退料杆
正压式旋压的主要特点是旋压模具结构简单，顶出行程短，工件容易取出，单件加工周期短。缺点是由于是用上模定位，所以受毛坯的质量影响比较大，当毛坯冲压时中心孔的跳动比较大时，容易发生上模在下压时定位销与毛坯中心孔不重合，导致压坏毛坯的现象；其次受工艺参数和液压系统压力影响较大，当工艺参数或液压系统压力发生了变化，上模与旋轮的相对位置会发生相应变化。导致定位面到槽型中心的定位尺寸发生变化，影响产品的最终质量。
反压式旋压的主要特点是利用下模定位，定位准确，旋轮和工件定位面的相对位置不发生变化，受工艺参数和系统压力影响较小。不足之处是模具结构较复杂，工件不容易取出，单件加工周期比正压式旋压略长。
在保证产品的成品率的前提下，提倡使用反压式旋压。目前的大多数折叠轮和多楔轮都能使用反压式旋压。
2.模具结构
旋压模具主要由上、下模和旋轮组成，见图20。
图20
1─上模座2─上模3─压料杆4─退料板5─下模6─退料杆7─下模座
8─顶出杆9─垫板10─定位销11─毛坯12─垫板13─聚氨脂14─垫板
上模座和下模座是和上下同步轴上的齿轮相连接，属于通用零件。在设计时尽量考虑它的通用性和实用性。虽然零件尺寸和外形特征的不同，但上、下模的结构基本相同，只是局部有着差异。由于聚氨脂的弹力要远大于相同直径的橡胶和弹簧，所以在上退料上选用聚氨脂比较合适。在选用聚氨脂时需要考虑零件的总压缩量，聚氨脂与橡胶、弹簧不同，压缩量只有总高度的三分之一，和橡胶、弹簧一样，在达到压缩极限时容易发生失效和破裂，因此需要考虑留一定的压缩余量。
由于上模座和下模座为通用件，因此在设计上模和下模时首先要协调零件旋压时的工作位置与旋轮中心的位置关系。让旋轮的工作位置处在最佳受力位置，同时也给工艺调试预留了调整空间。详细请参考随机附图中的《工装协调图》，图中给出了旋轮座与上下同步齿轮之间的位置关系，设计人员可以参考协调图来合理设计模具尺寸。
上模和下模设计重点在于压紧零件并起到成形作用的型面部分。型面的尺寸基本上与零件吻合，只是要注意模具在旋压过程中不能和旋轮发生干涉。这需要设计人员在计算机中反复的试验，模具尺寸尽可能的留有修改的空间。也需要上机调试人员必须认真仔细调试产品。
3.模具材料与加工工艺
上下模和旋轮为旋压模具中最主要的部件，一套上下模的正常寿命为2万件左右，而旋轮的寿命大概为5000～12000件。因此对材料就要求有较高的耐磨性和较高的硬度。目前普遍用于加工上下模和旋轮的材料有Cr12MoV、CrWMn、40Cr等。在加工上目前受条件所限，有着各不相同的方法，但我们的要求基本是上下模的曲面部分在淬火处理后用陶瓷（立方碳化硼）车刀进行精加工，并抛光。这样能提高模具的使用寿命和提高零件的表面质量。旋轮的加工比较复杂，需要进行粗加工后进行热处理，然后进行精加工并抛光，如果有条件的话，希望能用螺纹磨床对齿形进行磨削加工，以提高旋轮的表面光洁度（针对多楔轮的旋轮而言）。对于旋轮而言，热处理是很重要的一个环节，如果热处理不过关，将会在旋轮的内部产生应力集中，如果严重的话，在热处理完后旋轮就会开裂，不严重的情况下旋轮的开裂也会发生在旋压加工的过程中，这样会大大降低旋轮的使用寿命。如果选用淬透性比较好的Cr12MoV作为加工旋轮的材料，旋轮在加工到一定数量的零件后，即对旋轮进行修整，这样可以尽量的延长旋轮的使用寿命。
4.旋轮设计
由于旋轮的尺寸和零件尺寸有着紧密的联系，在此无法具体举例，因此只介绍旋轮设计中的几个需要注意的地方。
注：旋轮的结构参考附图中的《旋轮装配图》。
⑴、劈开轮
加工劈开轮的旋轮主要有两个：一个是劈开轮（俗称劈刀），一个是整形轮。
劈开轮的使用部分见图21。
劈开轮的刀尖部为60°夹角，主要起到从材料的二分之一处将材料劈开并撑开已经被劈开的材料部分，使被劈开的材料向两侧分流。X的取值一般为1.5～2，在加工过程中需要注意的是60°夹角的对称性以及两侧的X值误差。如果角度和X值误差偏大，容易引起加工过程中劈偏的现象发生。从而造成废品和次品。
图21
整形轮的形状和尺寸主要取决于零件的形状和尺寸，在此不作介绍。
⑵、折叠轮
加工折叠轮的旋轮主要有两个：一个是预成形轮，一个是整形轮。
预成形轮的使用部分见图22。
由于折叠轮的材料厚度不同，为了在旋压过程中保证材料不变薄，预成形轮的圆角半径应适当取值，原则上材料越薄，圆角半径越大，R的取值范围为8～12mm，α值取值同圆角半径一样，材料越薄，α值越大，α的取值范围为40°～52°。旋轮厚度B则随着R和α值的变化而变化，范围在20～40mm之间。在加工过程中圆角半径和α夹角之间应圆滑过度，表面应经抛光处理。
图22
整形轮的形状和尺寸主要取决于零件的形状和尺寸，在此不作介绍。
⑶多楔轮
加工折叠轮的旋轮主要有三个：两个是预成形轮，一个是整形轮。
图23是三个旋轮的基本形状，第一预成形轮在调试过程中也可根据实际需要进行修整。
图23
预成形轮的设计主要依据零件的成形尺寸，见图24。
图24
第一预成形轮（X1）的曲面设计关键是确定轮型的宽度，依据体积不变的原则，使图24中的1和2、3和4的体积相等，即能确定轮型的宽度了。第一预成形轮旋压到等体积线，表现在零件内壁与模具完全贴合。
第二预成形轮（X2）的齿间夹角为50°～60°，最两侧的半齿为18°～20°，与X3的夹角相同。第二预成形轮旋压到位时表现在零件齿形基本填充圆满。
整形轮（X3）的齿间夹角为最终齿形角度，整形轮旋压到位时表现在零件齿形基本填充圆满。
四、工艺调试
1、旋轮及模具安装注意事项
⑴旋轮安装注意事项
旋轮架的结构简图见图25。
旋轮架结构为固定轮架结构，旋轮在轮轴上无法轴向移动，因此在旋轮内安装了一对圆锥滚子轴承，用压盖将轴承固定。在安装旋轮时，如果安装方法不正确，会使旋轮相对与轮轴产生跳动，在实践中产生过由于安装不当使跳动达0.3mm之多。因此在安装好旋轮后，最好使用百分表测量一下旋轮的跳动。如果跳动在
0.03mm以上，就需要调整轴承压盖的螺钉，最终将跳动调整到允许范围以内。另外也可以配磨两轴承中间的
垫环，使两轴承外圈加上垫环的总高比旋轮的厚度多0.05～0.1mm，最后靠压盖将两轴承外圈压紧，并与旋轮两端面贴合上，以保证旋轮和轮轴的同轴度。
在拧紧图25中6号螺母时，需要注意松紧程度，该螺母是起到调整轴承间隙用的。上紧的松紧程度以稍用力能转动旋轮为准，不可过于太紧，如果太紧，可能会产生旋压过程中旋轮不随零件从动旋转的情况。
图25 旋轮架装配图
1─轮轴2─压盖3─圆锥滚子轴承4─旋轮5─垫环6─螺母
⑵模具安装注意事项
模具和旋轮在安装前必须经过清洗，保证在安装过程中没有杂质影响装配。上下模具按照次序装完后，需要在不加载荷情况下测试装配精度，上下模具的相对跳动不能超过0.08mm。以保证旋压完后的零件质量。
2、程序设计
我们以三个典型的产品来介绍如何编写加工程序。在编写程序之前请操作人员务必先熟悉《操作说明书》，并能熟练操作机床。
首先介绍一些编程中所需要掌握的名词：
过冲量：由于系统采用液压驱动，当X轴或Z轴在进给到某一数值时需要由快进转换为工进时，该轴必会沿进给方向冲过一定数值的位移量后才会停下。所冲过的数值称为过冲量。因此在设定各轴进给量时需要用所测得的数据减去过冲量，得到的才是所需的数值。
延时：在某一个工作状态结束后，设定延迟的时间量。
加压：系统持续对Z轴施加压力。
工进：X轴和Z轴使用慢速的工作速度做进给运动。
快进：X轴和Z轴使用快速的工作速度做进给运动或退回。
⑴、劈开轮
零件图纸中需要掌握几个编程所需要的数据，简图见图26。
另外，还需要操作人员实际测绘出三个X轴和Z轴的过冲量。方法如下：
开机后，依次找到各轴的零点，然后按"F5"进入"程序"状态，按"F3"后输入ceshi.dat以新建一个名为ceshi.dat的程序。然后编写以下程序：
n 1 0 (第一程序段)
x1 10 2 （x1快进10mm）
x2 10 2 （x2快进10mm）
x3 10 2 （x3快进10mm）
z20 2 （z 快进20mm）
按"F2"存盘后退出。按"F1"进入"自动"状态，按下"启动"按钮，此时三个X轴和Z轴会同时以快进的速度进给所设定的数值，此时电脑屏幕上显示的数值都要大于所设定的10mm和20mm，记录下四个数值，用各轴的数值分别减去所设定的10mm和20mm，得到的数值即是各轴的过冲量。
按"ESC"退出，然后按"F2"进入"手动"状态，分别选择各轴按"手动退"将四轴退回。
得到各轴的过冲量后，我们还需要各旋轮在距零件1mm处时的尺寸，见图26。因为我们需要设定X轴由快进转换为工进时的数值。我们用旋轮距零件1mm处时的尺寸减去过冲量，就得到了快进转工进的数值了。最后需要确定Z轴压紧零件时的数值，在此假定为E。
在这里我们设定X1、X2、X3旋轮距零件1mm（旋轮快进时防止和零件发生碰撞的安全系数）处时的尺寸分别为：A、B、C；过冲量分别为Δ1、Δ2、Δ3、Δz。因为劈开轮只需要使用X1和X3旋轮，不需要X2，因此在开机前不选X2。
程序示例如下：
n n 0 （第一程序段）
z E –Δz –2 2 （Z轴快进的数值，其中E减去的2mm为安全系数）
n 2 0 （第二程序段）
z Δz +2 1 （Z轴工进的数值，工进和快进的数值相加等于E）
n 3 0 （第三程序段）
s 1 0 （主轴旋转）
m 50 1 （Z轴加压）
n 4 0 （第四程序段）
x1 A –Δ1 2 （X1轴快进的数值）
n 5 0 （第五程序段）
x1 Δ1+10 1 （X1轴工进10mm）
n 6 0 （第六程序段）
x3 C –Δ3+Δx 2 （X3轴快进的数值，Δx为X3旋轮进到被X1劈开部分内的距离）
n 7 0 （第七程序段）
x1 13–10+1 1 （X1轴工进的数值）
x3 6 1 （X3轴工进6mm）（注意速度上的搭配，见图3）n 8 0 （第八程序段）
x1 -20 2 （X1轴快退的20mm）
n 9 0 （第九程序段）
x3 13–6+Δ3–Δx 1 （X3轴继续完成剩余工进值）
n 10 0 （第十程序段）
t 1.5 0 （延时1.5秒）
n 11 0 （第十一程序段）
x3 -5 2 （X3轴快退5mm，让X3旋轮在主轴停转之前退出）
n 12 0 （第十二程序段）
s 0 0 （主轴停止转动）
m 60 0 （Z轴撤压）
n 13 0 （第十三程序段）
x3 -15 2 （X3轴快退的数值）
z -60 2 （Z轴快退的数值）
编程结束后记住按"F2"存盘。
在计算数值时需要注意的是Z轴向下进给的数值E等于工进和快进的数值相加；X1轴快进和工进总的进给数值应等于A+1+13（见图26）；X3轴快进和工进总的进给数值应等于C+1+13（见图26）。
图26
⑵、折叠轮
零件图和毛坯图中需要掌握几个编程所需要的数据，简图见图27。
图27
操作人员使用ceshi.dat程序实际测绘出三个X轴和Z轴的过冲量。只要各轴快进的速度没有调整，过冲量基本是保持不变的，只是与启动液压泵站时的油温有关，油温的变化会改变过冲量的大小。因此给每个轴都留有1～2mm的安全系数。同时也希望操作人员能经常测绘出各轴的过冲量，随时调整程序的数据，以确保安全和优质生产。
因为折叠轮同样只需要使用X1和X3旋轮，不需要X2，因此在开机前不选X2。
得到各轴的过冲量后，我们还需要X1旋轮在距零件1mm处时的尺寸，X3旋轮是在X1旋压完后测量此时距零件1mm处时的尺寸；最后需要确定Z轴压紧零件时的数值，在此假定为E。
在这里我们设定X1、X3旋轮距零件1mm处时的尺寸分别为：A、C；过冲量分别为Δ1、Δ3、Δz。
由图27能看出，毛坯的原始高度为37mm，旋压成形后为21mm。其图中的2mm尺寸部分没有参与变形。此时从毛坯到成形零件的总压缩量为37-21-2=14mm。旋轮进给深度为14.3mm。在旋压折叠轮时需要速度协调一致，而且Z轴需要以不同速度分段进给，因此需要确定Z轴X轴的进给量。
根据以往的经验，Z轴和X1轴配合时，Z轴工进的进给量为总压缩量的三分之一，X1轴工进的进给量为总进给深度的三分之二。此时Z轴工进的进给量为14÷3≈4.6mm。X1轴工进的进给量为14.3÷3×2≈9.5mm。Z轴和X3轴配合时，Z轴的进给量为剩余的三分之二，X3轴工进的进给量为剩余的三分之一。此时Z轴工进的进给量为14－4.6＝9.4mm。X3的工进进给量为14.3－9.5＝4.8mm。要注意的是此时X3轴的快进转工进值C为旋轮距X1旋压完后零件的1mm处。
程序示例如下：
n 1 0 （第一程序段）
m 64 0 （顶出轴退回，为了安全）
n 2 0 （第二程序段）
z E –Δz –2 2 （Z轴快进的数值）
n 3 0 （第三程序段）
z Δz +2 1 （Z轴工进的数值）
n 4 0 （第四程序段）
s 1 0 （主轴旋转）
n 5 0 （第五程序段）
x1 A –Δ1 2 （X1轴快进的数值）
n 6 0 （第六程序段）
x1 Δ1+9.5+1 1 （X1轴工进9.5mm）
z 4.6 3 （Z轴工进4.6mm）（注意速度上的搭配）n 7 0 （第七程序段）
x1 -15 2 （X1轴快退的数值）
x3 C –Δ3 2 （X3轴快进的数值）
n 8 0 （第八程序段）
x1 9.4 1 （Z轴成形工进的数值）
x3 Δ3+4.8+1 1 （X3轴工进的数值）（注意速度上的搭配）n 9 0 （第九程序段）
t 1.5 0 （延时1.5秒）
n 10 0 （第十程序段）
x3 -5 2 （X3轴快退5mm）
n 11 0 （第十一程序段）
s 0 0 （主轴停止转动）
n 12 0 （第十二程序段）
x3 -15 2 （X3轴快退的数值）
z -60 2 （Z轴快退的数值）
n 13 0 （第十三程序段）
m 54 0 （顶出轴顶出）
n 14 0 （第十四程序段）
t 2.5 0 （延时2.5秒）
n 15 0 （第十五程序段）
m 64 0 （顶出轴退回）
编程结束后记住按"F2"存盘。
在计算数值时需要注意的是Z轴总的向下进给量等于E+14；X1轴快进和工进总的进给数值应等于
A+1+9.5；X3轴快进和工进总的进给数值应等于C+1+4.8。
⑶、多楔轮
在毛坯和旋压模具上需要测量出一个编程所需要的数据，简图见图28。
图28
操作人员使用ceshi.dat程序实际测绘出三个X轴和Z轴的过冲量。
得到各轴的过冲量后，我们还需要X1旋轮在距零件1mm处时的尺寸，X2旋轮是在X1旋压完后测量此时距零件1mm处时的尺寸；X3旋轮是在X2旋压完后测量此时距零件1mm处时的尺寸；最后需要确定Z轴压紧零件时的数值，在此假定为E。
在这里我们设定X1、X2、X3旋轮距零件1mm处时的尺寸分别为：A、B、C；过冲量分别为
Δ1、Δ2、Δ3、Δz。
因为旋压多楔轮和旋压折叠轮、劈开轮不同，大部分编程时需要的工进进给量需要在调试中实际测出，所以在调试之前先将程序大概内容编出，等到调试时在随时修改。
程序示例如下：
n 1 0 （第一程序段）
m 64 0 （顶出轴退回，为了安全）
n 2 0 （第二程序段）
z E –Δz –2 2 （Z轴快进的数值）
n 3 0 （第三程序段）
z Δz +2 1 （Z轴工进的数值）
n 4 0 （第四程序段）
s 1 0 （主轴旋转）
n 5 0 （第五程序段）
x1 A –Δ1 2 （X1轴快进的数值）
n 6 0 （第六程序段）
x1 Δ1+2.5+1 1 （X1轴工进2.5mm，以零件内壁贴上上模为准，实际数据会大于2.5mm）
n 7 0 （第七程序段）
t 2 0 （延时2秒）
n 8 0 （第八程序段）
x1 -20 2 （X1轴快退的数值）x2 B–Δ2 2 （X2轴工进的数值）
n 9 0 （第九程序段）
x2 1.5+Δ2+1 1 （X2轴工进1.5mm，1.5mm为预设值）
n 10 0 （第十程序段）
t 1.5 0 （延时1.5秒）
n 11 0 （第十一程序段）
x2 -20 2 （X2轴快退的数值）
x3 C–Δ3 2 （X3轴快进的数值）
n 12 0 （第十二程序段）
x3 1.5+Δ3+1 1 （X3轴工进1.5mm，1.5mm为预设值）
n 13 0 （第十三程序段）
t 1.5 0 （延时1.5秒）
n 14 0 （第十四程序段）
x3 -5 2 （X3轴快退5mm）
n 15 0 （第十五程序段）
s 0 0 （主轴停止转动）
m 60 0 （Z轴撤压）
n 16 0 （第十六程序段）
x3 -15 2 （X3快退的数值）
z -60 2 （Z快退的数值）
n 17 0 （第十七程序段）
m 54 0 （顶出轴顶出）
n 18 0 （第十八程序段）
t 2.5 0 （延时2.5秒）
n 19 0 （第十九程序段）
m 64 0 （顶出轴退回）
编程结束后记住按“F2”存盘。
3、调试
调试过程是检验设计和模具加工的过程，在整个调试过程中希望调试人员始终能精力集中，大胆心细。如果在调试过程中发现不正常的现象或响声，应及时停止调试，寻找原因，因为不正常的响声很有可能是模具与旋轮发生干涉时产生的。
按"F1"进入"自动"状态查看目前默认程序是否为所要旋压的零件的程序。如果不是，立即修改成当前需要的程序。
劈开轮和多楔轮的调试过程是在"手动"状态下用手动进给配合Z轴加压完成的，整个过程需要调试人员随时记录显示屏上与编程中有关的数据，以效正所编程序的正确性。
折叠轮的调试过程是在"自动"状态或"调试"状态中由机床自动完成的，需要调试人员观察过程中Z轴和
X1轴、X3轴在工进速度上的协调性，随时调整三者的工进速度。并通过旋压成形的零件来判断是否需要调整编程的数据或毛坯的原始高度过高、过低。有必要切开零件旋压变形处，以观察是否有减薄现象。
⑴、劈开轮调试过程
劈开轮调试关键在于X1劈开轮的刀尖是否对准了毛坯的二分之一处，见图26。在调试之初，会因为对刀不准而报废几个毛坯，这很正常。
以下在是通常下调试劈开轮的过程：（在"手动"状态下完成，结合上面所编的程序）
首先放置一个毛坯，选择Z轴快进，接近工件时转工进至压紧工件。启动主轴，选择X1轴快进，当旋轮接近工件时以工进进给，此时要一直按住操作面板上的"Z加压"按钮。如果没有劈偏的情况，就劈完10mm。然后选X3轴快进，并用工进接近工件，从显示屏上获得X3轴的快进转工进数据C。再次选择X1轴，以工进完成剩余进给量并退回。再选X3轴工进完成整形。退回X3轴，松开"Z加压"按钮，退回Z轴。取出零件并进行检测，通过检测的数据来调整编程的数据。
⑵、折叠轮调试过程
编制的折叠轮程序中除了X3轴的快进转工进数据C需要在调试过程中测量外，其余数据都能通过计算和调试前的测量得到。因此可以先设定一个近似的C值到程序中。
X1旋轮的对刀位置：X1旋轮的对刀位置为参与变形的区域的二分之一处，见图27。
以下是在通常下调试劈开轮的过程：
按"F1"进入"自动"状态，（为了安全起见，可以事先不安装上下模具或旋轮），按下"启动"按钮，当机床按照程序内容执行操作时，调试人员必须观察显示屏上Z轴和X1轴的工进数据是否同时停止，也就是说是否同时完成了进给。同样也要观察Z轴和X3轴的工进数据是否同时停止。当一个自动循环结束后，调试人员就可以根据观察结果适当调整Z轴、X1轴和X3轴的液压调速阀，经过几个自动循环后，最终将三者的工进速度协调一致。然后可以放上毛坯，按"F4"进入"调试"状态，同时选上"X1轴"、"Z轴"和"单段"，按下"启动"按钮，此时系统会按照包含X1轴和Z轴程序段内容依次执行，每按一下"启动"按钮，系统执行一个程序段。当程序执行到X1轴和Z轴同时进给后，就按下"复位"按钮，终止执行以后的程序段。然后到"手动"状态下，用手动退回X1轴，并停下主轴。再选择X3轴，操作X3轴测量C值，同时将X3旋轮的中心对准由X1旋轮旋压出的凹槽的中心。然后将C值修改到程序中，并按照C值修改的大小适当调整液压调速阀。再次返回到"
调试"状态，同时选上"X3轴"、"Z轴"，按下"启动"按钮，系统会继续完成剩余的程序段，然后取出零件并进行检测，通过检测的数据来调整编程的数据。并最终调整好三轴的工进速度配合。
如何判断毛坯高度是否合适，当零件旋压完后，如果槽型有比较严重的减薄现象，一种可能是X1旋轮进给深度不够，和Z轴的工进速度不协调；另一种可能就是毛坯高度过短，造成缺料，从而产生减薄现象。如果当零件旋压完后，各项尺寸检验均合格，只是槽型两侧有不同轻重的沟槽现象（旋压过程中没有和模具贴合造成的），此时就只有一种可能，就是毛坯高度过高造成的。
⑶、多楔轮调试过程
由于多楔轮程序的数据基本上全要在调试过程中得到，因此，需要调试人员务必认真心细。过程如下：首先放置一个毛坯，选择Z轴快进，接近工件时转工进至压紧工件。启动主轴，选择X1轴快进，当旋轮接近工件时以工进进给，此时要一直按住操作面板上的"Z加压"按钮。
X1旋轮旋入毛坯后，要注意毛坯旋压区的变化，当整个区域被碾出亮环带，就说明毛坯内壁已经和模具贴合了。此时马上停止进给，并记录下X1最终的进给数值。以此数据修正编写的程序。退回X1旋轮后，手动进给X2旋轮，并将X2旋轮调整到X1旋轮旋压过的槽型的中心。X2旋轮旋入毛坯后，观察零件齿形的成形情况，当齿形基本成形后即停止进给，记下X2最终的进给数值后马上退回X2旋轮。最后手动进给X3旋轮，并将X3旋轮的齿尖调到X2旋过的齿形槽的中心上（必须在按住操作面板上的"Z加压"按钮的同时调整）。同样当X3旋入毛坯后，要观察零件齿形的成形情况，当齿形完全成形后即停止进给，记下X3最终的进给数
值后马上退回X3旋轮。
修正完程序后，最好使用"调试"状态测试程序。放上零件，同时选上"X1轴"、"Z轴"，按下"启动"按钮，系统会执行有X1轴和Z轴数据的程序段，旋压完后确认没有问题，就可以再同时选上"X2轴"、"Z轴"，按下"启动"按钮，系统会执行有X2轴和Z轴数据的程序段，旋压完后观察齿形是否成形，如果没有成形，就调整程序中X2的进给量，直到成形为止。因为使用手动和由系统自动控制所旋压时的系统状态是有微小差别的，毕竟各自的反映时间都不相同。因此需要几次调整后才能旋出合格的零件了。最后同时选上"X3轴"、"Z轴"，按下"启动"按钮，对零件进行整形。
注意在使用X2旋轮和X3旋轮时，齿形成形后不可继续进给，否则旋轮会因受力不当而产生破裂
4、总结
在旋压工艺和调试上没有硬性的路线可走的，需要技术人员的不断创新，以适应不同产品的需要。本资料只是起引导作用。
由于编写人员工作经验有限，本资料有错误和不当之处，敬请指出，以便我们更加完善自己的工作。
（完）
钢制车轮生产工序说明
1.工艺流程介绍 本项目生产工艺共分四部分：轮辋生产工段、轮辐生产工段、合成装配工段及涂装工段。 （1）轮辋生产工艺说明 第一步：纵剪（挤）：把材料按照要求宽度进行剪切（挤边：对边料边缘进行挤边去毛刺）； 第二步：酸洗：把材料浸入酸液中去氧化皮、锈迹；本项目酸洗采用槽内浸泡方式，除油槽用钢板制作，内壁铺PVC或聚乙烯，材料在槽内浸泡时，应注意放置的位置，避免存留空气，浸泡过程中应上下前后移动或翻动管件，使内腔溶液不断更换，以提高效果。 第三步：水洗：用水清洗材料表面酸洗液和残留污物； 第四步：钝化：在材料表面形成保护膜防止加工过程中生锈；钝化采用池内槽泡方式，钝化槽钢板制作，内壁铺防酸塑料，槽内浸泡时，应注意放置的位置，避免材料内存留空气，浸泡过程中应上下前后移动或翻动方管，使内腔溶液不断更换，以提高效果。必要时取出材料，用水气冲洗后再进行浸泡。 第五步：切割：把材料按照要求长度进行剪切； 第六步：打字：在材料上按要求位置和字样打印清晰标识； 第七步：卷圆：把材料由条形按要求卷制成圆形； 第八步：压端头：把卷制成圆形的工件两端压平整； 第九步：对焊：将压平后的工件两端烧化焊接； 第十步：刮渣（滚压、端切）：把工件焊接处上下两平面焊渣刮除干净； 滚压：对焊接处上下两平面进行滚压，要求厚度与其它位置一致； 端切：对焊接处两端焊渣进行切除； 第十一步：冷却：对工件进行降温冷却； 第十二步：修磨：对工件焊接处残留焊渣进行清除； 第十三步：复圆：对工件焊缝和焊缝两边进行复圆消除不圆度；
第十四步：扩口：把工件两端扩成要求的角度和直径； 第十五步：旋压：对工件进行旋压成型底槽R并确认定位点； 第十六步：一序滚压成型：对工件进行滚压预成形底槽等各部形状； 二序滚压成型：对工件进行滚压成形底槽和胎圈座部位； 三序滚压成型：对工件进行滚压成形胎圈座和轮缘部位。 （2）轮辐生产工艺说明 第一步：开平：将进厂卷板料进行校平的工序； 第二步：落圆：将校平后的板料毛坯通过油压机和模具，冲出一定规格的圆料毛坯； 第三步：冲预孔：在冲床上冲出圆料毛坯中心预孔，用于后序定位； 第四步：旋压：以中心预孔定位，将圆料毛坯通过旋压机旋压成一定形状的轮辐毛坯； 第五步：整形：通过压力机和模具对轮辐毛坯安装面进行整形，使安装面的平面度达到规定的要求； 第六步：组合冲压：通过压力机和模具对轮辐毛坯中心孔和螺栓孔同时冲出的工序； 第七步：冲风孔：在冲床上通过带分度装置的模具对轮辐毛坯冲出规定数量的通风孔； 第八步：挤风孔：在冲床上通过模具对轮辐毛坯冲通风孔形成的冲裁毛刺进行挤压的工序； 第九步：平端面：主要是将轮辐端面进行平整，使轮辐高度符合要求，同时也有利于后续焊接； 第十步：车中孔：主要是将轮辐中心孔在车床上通过车胎进行精加工至规定的尺寸； 第十一步：整平面：通过压力机和模具对轮辐毛坯安装面进行整形，使安装面的平面度达到规定的要求；
旋压车轮
铝合金轮毂旋压成型工艺研究 摘要：本文通过对6061铝合金旋压变形性能的分析，主要论述对称式碟形轮毂旋压工艺方案的实施过程及效果。 关键词：铝合金；轮毂旋压；工艺研究 1 前言 铝合金轮毂有重量轻、成本低、强度高的优点，而且铝有较强的导热性能，可大大延长汽车、摩托车轮胎使用寿命，特别是高负载卡车轮胎的寿命。（根据欧洲车轮生产商“ALCOA”公司测试数据，铝合金轮毂使轮胎最长可延长20%的使用寿命）。 2课题的提出 近年来，随着国际市场上车轮生产厂商生产工艺的不断改进，欧美车轮行业逐步用强旋铝合金轮毂取代传统的车轮生产工艺，国内车轮行业也在朝着先进的铝合金车轮生产工艺方面发展。下面是某厂商需要订做的典型车轮轮毂（图1）。轮毂材料为6061合金铝，（相当于国内牌号LD30）。 3 轮毂旋压加工设备 PT30501CNC双轮卧式强力旋压机，旋压加工工件的直径范围φ100~φ1000mm，旋轮纵向行程1900mm，最大旋压力30吨。这些机床参数说明该台旋压机满足轮毂强力旋压工艺要求。 4 铝合金轮毂旋压工艺方案 4.1 轮毂材料6061合金铝的旋压性能分析 6061铝合金属于Cu-Mg-Si-Mn系铝基合金，其化学成份如下：
Cu-0.15%~0.4%，Mg-0.45%~0.9%，Si-0.4%~0.8%，Mn-0.15%；该种材料在固溶时效状态下的机械性能指标为： σb≥320Mpa，δ5≥12%，ψb≥25%，HB≥120。 因此，6061合金铝在固溶时效状态下的可旋性指标值——单道次极限减薄率为： φmax=ψb/（0.17+ψb）×100%=0.25/（0.17+0.25）×100%=60%。 这个指标值说明它的可旋性比高强度钢的可旋性要差一些，旋压工艺中，必要时应适当加热，工件加热温度310℃~350℃。另外，为提高铝合金的可旋性，可适当加入一些矿物元素——锑和锶（0.02%）。 4.2轮毂旋压工艺方案的选择 像这种对称式碟形轮毂，旋压工艺方式一般可采用取板材劈开式旋压或用铸（锻）件毛坯进行强力旋压成型两种工艺方式。劈开式旋压工艺是将圆盘状板坯用劈开轮通过分层工艺，使毛坯在中部被劈成两个等分，之后，再用成型轮渐进普旋成型即可；强旋工艺是将铸铝毛坯或锻造毛坯进行若干道次的强旋成型工艺，旋压达到轮毂型面尺寸要求，强旋工艺生产出来的轮毂重量比锻造轮毂重量可减轻大约25%，这是因为强旋工艺可旋制出变截面厚度，在满足车轮强度指标要求的前提下，可适当减薄轮毂厚度。 由于我厂的PT30501CNC机床纵横向滚珠丝杠成75°夹角，当旋轮编程轨迹只沿工件径向移动时，机床实际运动过程中旋轮在轴向有分位移，使得旋压加工过程中劈开轮外缘端面受到一定的轴向压力，它的反作用力直接作用于机床滚珠丝杠传动部分，影响机床使用寿命及精度，因此，这种结构形式不利于轮毂劈开式旋压。根据以上分析，我们选择强力旋压工艺来成型这种对称式碟形铝轮毂。 4.3 轮毂强旋工艺路线 精密锻造毛坯第一道次强旋第二道次强 旋成型转数控车间机加成轮毂成品。
旋 压
旋压 一、普通旋压 二、变薄旋压 旋压是借助赶棒或旋轮、压头对随旋压模转动的板料或空心零件的毛坯作进给运动并旋压，使其直径尺寸改 变，逐渐成形为薄壁空心回转零件的特殊成形工艺。旋 压主要分为普通旋压和变薄旋压两种。前者在旋压过程 中材料厚度不变或只有少许变化，后者在旋压过程中壁 厚减薄明显，又叫强力旋压。 一、普通旋压 如表5-3所示，普通旋压主要包括缩径旋压、扩径旋压等，可以完成拉深、缩口、胀形、翻边等工序。图5-9 为常见普通旋压方法示意。
普通旋压优点是机动性好，能用简单的设备和模具制造出形状复杂的零件，生产周期短，适用于小批生产及制造有凸起及凹进形状的空心零件。 旋压件的表面一般留有赶棒或旋轮的痕迹，其表面粗糙度R值约为3.2~1.6。普通旋压件可达到的直径公差为工件直径的0.5%左右，见表5-4。 表5-4普通旋压件直径精度(单位：mm)
拉深旋压是指用平板通过普通旋压的方法生产空心 零件的方法，是普通旋压中应用最广主要的旋压方法，适用中小批量生产。拉深旋压的坯料直径可参照拉深有关公式，按等面积原则计算。但应考虑旋压时壁厚减薄，引起表面积增加，有时增加到20%~30%。旋压浅形件时面积变化较小，直径可比理论小3%~5%。 拉深旋压的进给量范围通常为0.3~3.0mm/r。进给量小有利于改善表面糙度，但太小容易造成壁部减薄，不贴模，生产效率低。旋压形阻力，甚至导致工件的破裂。转速过高，材料变薄严重。转数与旋压直径的关系见图 5-10。
图5-10 转速与旋压直径的关系用向线速度 ( )min m v 铝、青铜：200~300 纯铜：150~600 碳钢：200~800 不锈钢：600~1000 旋压锥形件可能成形的极限比值为： 3 .0~2.0min =D d 旋压筒形件可能成形的比值为： 8.0~6.0= D d 式中 d —圆筒直径(mm)；
旋压机技术之旋压成型的基本方式拉深旋压
旋压机技术之在旋制各类薄壁剖面形状的产品时，主要是以改变板坯的形状为主，而板坯的厚度变化较小，称这一类旋压方式为普通旋压。普通旋压的基本方式主要有：拉深旋压（拉旋）、缩径旋压（缩旋）和扩张旋压（扩旋）三种。 2.1.1拉深旋压 拉深旋压是以径向拉深为主体而使毛坯（板材或预制制件）直径减小的成形工艺。也可以说它与拉深成形相类似，但不用冲头而用芯模，不用冲模而用旋轮。它是普通旋压中最主要和应用最广泛的成形方法。毛坯弯曲塑性变形是它主要的变形方式。 由于是靠旋轮的运动旋制工件，所以与拉深相比其加工条件的自由度更大，能制出很复杂的回转对称体。在旋制过程中，对旋轮运动轨迹有较高的要求。因此，把拉深旋压的成形技术说成是掌握旋轮运动的规律并不算过分。对于成形中的旋轮的运动轨迹控制，主要有A手动；B机械仿形；C液压仿形装置；D数控（nc或者cnc）；E录返系统（或称再学习系统）。 2.1.1.1 简单拉深旋压 如上图所示是用直径为D0、厚度为t0的析坯制出内径为d（与芯模的直径相同）的圆筒形旋压件。当D0小时只能制出短圆筒件，但是成形非常容易，只需采用简单拉深旋压即可。D0/d称为拉深比，其值小时旋轮只需沿芯模移动一次即进行一道次拉深旋压就能成形。为
区别于多道次拉深旋压而称它为简单拉深旋压。旋压机旋轮只应沿芯模运动以保证它与芯模的间隙C。在实际成形中还需考虑下面几个问题。 （1）旋轮的形状通常选用直径为D、顶端圆角半径为R的圆孤状旋轮。将上图中所示的旋轮称为标准旋轮。 （2）旋轮的进给速度通常用拖板运动的速度u0(m/min)表示，但由于在判断成形的效果时要考虑毛坯的转速，因此毛坯每转的旋轮移动量U的大小是极为重要的因素，称其为旋轮进给量。例如在进给速度U不变的条件下，如果毛坯转速增加一倍，则旋轮相对毛坯的运动距离变为原来的1/2，这样瞬间成形量就变小了。 （3）芯模的形状在上图中的情况下芯模是圆柱形，其直径为d，端部拐角处的圆角半径为pm。在其他情况下芯模的形状随旋压件的形状而异。 （4）毛坯的转速要判定所采用的转速n能否完成加工，总要与旋轮的进给速度联系起来考虑。如（2）中所说，可以在旋轮进给速度不变的条件下改变转速，或者在转速不变的条件下改变旋轮的进给速度。 （5）毛坯的尺寸和性质拉深比D0/d或板坯的相对速度to/d是拉深旋压能否顺利进行的重要参数。对于拉深旋压时，毛坯的材料主要为低碳钢、低合金钢等具有很好的塑性性能的材料。
2020年(发展战略)铝镁合金车轮发展概况及旋压成形车轮前景研究
（发展战略）铝镁合金车轮发展简介及旋压成形车轮前景研究
概述 ?分析了目前国内外铝合金车轮发展情况、镁合金产业现状、镁合金车轮发展情况和旋压车轮研究制造简介，比较了通过旋压技术制造的合金车轮的优越性，且对铝镁合金旋压车轮的前景进行了展望。 ?前言随着市场全球化的发展，跨国XX公司纷纷于我国投资，或加大于我国的采购份额。目前，具有较多优势的轻合金材料已逐步广泛的应用于各个领域，特别是伴随着汽车、摩托车制造业的发展，铝镁合金材料成形及其车轮制造业得到了前所未有的发展机遇。21世纪的经济全球化浪潮，推动了汽车工业的市场壹体化、分工专业化、产业规模化的快速发展，铝镁合金车轮企业也已形成向多家汽车厂供货、跨国供应的局面。 ?作为汽车零部件行业的壹部分，铝车轮行业的发展和全球汽车行业发展紧密关联。从全球见，汽车行业是个成熟的市场，增长缓慢，过去7年(1999-2005)全球汽车产量的复合增长(CAGR)只有3.6%。而中国汽车市场则进入快速发展时期，同期的复合增长率达19.6%。从总量见，2005年全年汽车产量6653万辆，其中中国的汽车产量570万辆。从汽车保有量见，2004年全球汽车保有量约为85,477万辆，同期中国汽车保有量为约2694万辆。?汽车车轮需求主要来自新增汽车产量，售后市场车轮需求则和汽车保有量有关。2005年全球汽车车轮需求约4.13亿只，其中铝车轮需求约1.78亿只。中国市场2005年车轮需求约3500万只，其中铝车轮约2000万只。 ?根据中国汽车工业协会有关车轮行业“十壹五”发展规划的资料，2004年我国车轮总产销量约5500万件，其中国内OEM量约2900万只，其中乘用车车轮1640万只(钢制车轮540万件，铝车轮约1100万件)，商用车车轮1260万件。据测算，2004年全球汽车车轮总需求量约36150万件，其中铝车轮约16296万件。 ?铝合金车轮发展简介
旋压成型技术研究进展
旋压成型技术研究进展 材料142 王瑞仙3140102205 摘要：主要介绍了旋压成型工艺的概念、特点、分类以及发展。同时，着重介绍了普通旋压成型技术和强力旋压成型技术。最后介绍了国内外旋压成型技术的现状以及展望。 关键词：旋压成型；概念；分类；进展 前言 旋压技术是一项传统技术, 据文献记载，最早起源于我国唐代，由制陶工艺发展出了金属的旋压工艺[1]。到20世纪中叶以后，随着工业的发展和航空航天技术的开拓，旋压工艺开始大规模应用于金属板料成型领域，从而促进了该工艺的研究和发展[2]。 由于旋压工艺的先进性、经济性和实用性, 且该工艺具有变形力小,节约原材料等特点, 在近年中, 又得到了长足的发展,并已经成为金属压力加工中的一个新的领域[3]。随着旋压成形技术的突飞猛进, 高精度数控和录返旋压机不断出现并迅速推广应用, 目前正向着系列化和标准化方向发展。在许多工业发达国家,己生产出先进的、标准化程度很高的旋压设备, 这些旋压设备己基本定型, 旋压工艺稳定, 产品多种多样, 应用范围日益广泛[4]。 1. 旋压成型 1.1 旋压成型的概念 旋压是综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、环轧、横轧和滚压等工艺特点的少、无切削的先进加工工艺，广泛地应用于回转体零件的加工成形中。是根据材料的塑性特点，将毛坯装卡在芯模上并随之旋转，选用合理的旋压工艺参数，旋压工具(旋轮或其他异形件)与芯模相对连续地进给，依次对工件的极小部分施加变形压力，使毛坯受压，并产生连续逐点变形而逐渐成形工件的一种先进的塑性加工方法[5]。 1.2 旋压成型的特点 1)在旋压过程中，旋轮(或钢球)对坯料逐点施压，接触面积小，单位压力可达250～350kgf/mm2以上，对于加工高强度难变形材料，所需总变形力较小，从而使功率消耗大大降低。 2)坯料的金属晶粒在三向变形力的作用下，沿变形区滑移面错移，滑移面各滑移层的方向与变形方向一致，因此，金属纤维保持连续完整。 3)强力旋压可使制品达到较高的尺寸精度和表面光洁度。在旋压过程中，旋轮不仅对被旋压的金属有压延的作用，还有平整的作用，因此制品表面光洁度高。 4)制品范围很广。根据旋压机的能力可以制作大直径薄壁管材、特殊管材、变截面管材以及球形、半球形、椭圆形、曲母线形以及带有阶梯和变化壁厚的几乎所有回转体制件，如火箭、导弹和卫星的鼻锥和壳体潜水艇渗透密封环和鱼雷外壳；雷达反射镜和探照灯外壳；喷气发动机整流罩和原动机零件；液压缸、压气机外壳和圆筒涡轮轴、喷管、电视锥、燃烧室锥体以及波纹管。
车轮基础知识
车轮基础知识 一、车轮的术语： 1.车轮：又叫“轮毂”或“轮圈”，台湾同胞还有一种叫法是“胎铃”，是汽车的重要行驶部件。 2.车轮（wheel）：轮胎和车轴之间的旋转承载件，通常由轮辋和轮辐两个主要部件组成，轮辋和轮 辐可是整体的、永久连接的或可拆卸的。 整体的永久链接的可拆卸的 3.轮辋：车轮上安装和支承轮胎的部件。 4.轮辐：车轮上介于车桥和轮辋之间的支承部件。 5.挡圈：可以从轮辋上拆卸下来的轮缘，能起锁圈作用的。 6.偏距：轮辐安装平面到轮辋中心平面的距离。 7.内偏距车轮：结构为轮辋中心平面位于轮辐安装平面内侧的车轮。 8.零偏距车轮：结构为轮辋中心平面和轮辐安装平面重合的车轮。 9.外偏距车轮：结构为轮辋中心平面位于轮辐安装平面外侧的车轮。 10.双式车轮：一个具有足够内偏距和必要轮廓形状的车轮，当两个这样的车轮彼此安装在一起时，在 车桥的一端能支承两个车轮。 11.双轮中心距：车轮成对安装时构成所要求的双胎间距的两轮辋中心平面之间的距离。 12.轮辋体：轮辋主体部分。 13.轮缘：轮辋上给轮胎提供轴向支承的部分。 14.胎圈座：轮辋上给轮胎提供径向支承的部分。
15.轮辋槽：轮辋底部具有足够深度和宽度的凹槽，可以使轮胎胎圈越过轮辋安装侧的轮缘和胎圈座斜 面进行安装或拆卸。 16.锁圈槽：轮辋体上用以安放锁圈或弹性挡圈并以槽顶对其限位的沟槽。 17.锁圈：对挡圈或座圈起锁止作用的座落在锁圈槽内的弹性圈。 18.座圈：可以从轮辋体上拆卸下来的胎圈座。 19.轮辋主要的几个名称及位置： A B P G H β A B G P P S P D β D 二、车轮的类别： ?按材质分：钢制车轮、铝合金车轮和镁合金车轮等三大类。其中，钢制车轮和铝合金车轮是最为常见的汽车车轮，高端车或者高配车型一般全部用铝合金轮毂，低档或者低配车型的则大都使用钢制轮毂，而镁合金车轮在汽车行业刚刚起步，使用该种轮毂的汽车很少，其主要的应用行业是摩托车行业。 ?按照类型分为：辐板式车轮、辐条式车轮、对开式车轮、组装轮辋式车轮、可反装式车轮、和可调式车轮。 辐板式车轮辐条式车轮对开式车轮
旋压技术
旋压技术基本概念 金属旋压技术的基本原理相似于古代的制陶生产技术。旋压 成型的零件一般为回转体筒形件或碟形件，旋压件毛坯通常 为厚壁筒形件或圆形板料。旋压机的原理与结构类似于金属 切削车床。在车床大拖板的位置，设计成带有有轴向运动动 力的旋轮架，固定在旋轮架上的旋轮可作径向移动；与主轴 同轴联接的是一芯模(轴)，旋压毛坯套在芯模(轴)上；旋轮 通过与套在芯模(轴)上的毛坯接触产生的摩擦力反向被动 旋转；与此同时，旋轮架在轴向大推力油缸的作用下，作轴 向运动。旋轮架在轴向、旋轮在径向力的共同作用下，对坯料表面实施逐点连续塑性变形。在车床尾顶支架的位置上，设计成与主轴同一轴线的尾顶液压缸，液压缸对套在芯模(轴)上的坯料端面施加轴向推力。 旋压成型有普通旋压和强力旋压成型两种。不 改变坯料厚度，只改变坯料形状的旋压叫普通旋压 成型；即改变坯料厚度,又改变坯料形状的旋压叫 强力旋压成型。强力旋压成型所需要的旋压力较大, 旋压机的结构一般也较复杂。强力旋压成型又依旋 轮移动的方向与金属流动的方向，分为正旋和反 旋。旋轮移动的方向与金属流动的方向相同，叫正 旋；反之，称为反旋。同一种材料，反旋成型所需 的旋压力较大。采用哪种旋压方式成型,要依据零 件的形状和工艺要求确定。 旋压机的选型由旋压工艺及多种成型工艺条件要求确定。旋压机分强力旋压机和普通旋压机二大类型。强力旋压机又分双旋轮和三旋轮。还有 用于特殊零件旋压的旋压机，如热旋压机、钢球 旋压机等。 我国金属旋压成型技术的发展历史近四十 年，而在国防工业的应用研究尤为广泛，研究应 用水平很高，特别是在旋压成型工艺及装备方 面，已经处于国内领先地位。旋压机的设计和制 造能力也很强。 旋压技术简介 什么叫旋压技术，也叫金属旋压成形技术，通过旋转使之受力点由点到线由线到面，同时在某个方向给予一定的压力使金属材料沿着这一方向变形和流动而成型某一形状的技术。这里，金属材料必须具有塑性变形或流动性能，旋压成形不等同塑性变形，它是集塑性变形和流动变形的复杂过程，特别需要指出的是，我们所说的旋压成形技术不是单一的强力旋压和普通旋压，它是两者的结合；强力旋压用于各种筒、锥体异形体的旋压成型壳体的加工技术，是一种比较老的成熟的方法和工艺，也叫滚压法。 在机械产品中如何节约原材料却能提高产品质量，减轻产品的重量却能延长使用寿命，降低产品的制造成本及能源消耗却能减少加工工时一直是人们关注的。 例如"V"型皮带轮(通称"V"型带轮)是用途十分广泛的机械传动零件之一，如果能由钢板成型具有重要意义。钣制皮带轮同传统的铸铁皮带轮相比，可节约原材料70％以上。由金属钣材经拉伸--旋压成形的钣制旋压皮带轮是最新最佳的带轮结构形式。这种带轮不仅具备上叙优点，而且无环境无污染，尤其在汽车、拖拉机、收割机、空压机等多种机械产品中应用广泛。采用钢钣毛坯在专用的皮带轮旋压机床上使毛坯产生由点到线、由线到面的塑性变形而制成。旋压带轮一般有三种基本形式：折叠式带轮、劈开式带轮和滚压式多V型带轮(也称多楔带轮)。 旋压带轮与铸铁皮带轮相比的优点是采用旋压工艺制成的(无屑加工)，结构轻、省材料，因
基于simufact.forming软件的车轮旋压模拟分析
基于simufact.forming软件车轮旋压模拟仿真 段小亮1，李光杰1 (1．西模发特信息科技（上海）有限公司技术工程部，上海 200336) 摘要：旋压轮毂具有重量轻、强度高、寿命长、表面光洁，机械加工余量少等优点。而旋压工艺过程复杂，影响因素多，造成实际旋压加工中工艺参数和工装的选择和调试较为困难，本文采用理论结合实际对钢质重型卡车车轮及铝合金轿车车轮旋压工艺进行模拟分析，得出了旋压件的应力应变、厚度尺寸变化、旋压力变化情况，验证了工艺参数的准确性与工艺的可行性，仿真结果与实际有较好的相符性。通过simufact.forming软件在旋压产品研制过程中的应用发现，仿真分析软件可以提前判断旋压工艺的可行性及合理性，为旋压产品的研制提供重要参考。 关键词：轮毂旋压；Simufact.forming；模拟仿真 Simulation of wheel spinning by simufact.forming Xiaoliang.Duan1，Jason.Li1 (1.ManuSim Solutions Co,.Ltd Engineering department, Shanghai 200336) Abstract：The spinning wheel has the advantages of light weight, high strength, long service life, smooth surface, less machining allowance. But the spinning process is complicated, many influence factors that cause selection and debugging parameters and tooling is difficult in actual spinning process, this paper simulation of the spinning process of steel heavy truck wheels and aluminum alloy car wheel, give the result of the stress and strain, thickness, pressure changes of the parts, verify the feasibility and accuracy of process parameters, Through the simufact.forming software used in the process of spinning in the product development of discovery, analysis and simulation software can advance to judge the feasibility and rationality of the spinning process, provides the important reference for the development of spinning products. Keywords：wheel spinning；Simufact.forming；numerical Simulation 1引言 轮毂作为汽车中的重要部件之一，起着承载着汽车的重量，同时也体现着汽车的外观造型。国内制造汽车轮毂主要是采用铸造、旋压、锻造等工艺。目前，在轮毂轻量化趋势的要求下，铸旋、锻旋及旋压是目前轮毂加工中最安全、最经济适用的一种加工方法。通过旋压能够是车轮内部组织有明显的纤维流线，大大提高了车轮的整体强度和耐腐蚀性。由于材料强度高、产品重量轻，从而使车轮的使用寿命和安全性大幅提高，有利于车辆减重、节油，机械加工余量也大大减少。 2 有限元建模 由于本文主要对车轮旋压工艺进行有限元模拟分析。两个模型均采用三旋轮错距旋压，旋轮形式和芯模尺寸均不一样。工艺一原始坯料为14mm厚度的板材，采用复合旋压工艺。工艺二所用坯料形状见下图1中工艺二几何模型示意图。采用三旋轮强力旋压工艺。为下图1为在Simufact中建立的三维几何模型，几何模型通过导入CAD软件的数字模型建立。 计算模型按照实际加工过程施加边界条件。工艺一给旋轮施加沿坯料外轮廓运动的时间位移参数，选择常库伦摩擦模型进行计算，设定为0.05。芯模和顶料板转速为650Rot/min。进给比为1mm/Rot。工艺二给旋轮施加沿坯料外轮廓运动的时间速度参数。选用库伦摩擦模型，设定为0.01。芯模的顶料板转速为300Rot/min，进给比为0.01666mm/Rot。两种工艺中均对旋轮设定局部坐标系，释放其自身Z轴的旋转运动，使其可在坯料的带动下，绕自身Z轴自转。
旋压成型技术研究进展
旋压成型技术研究进展Newly compiled on November 23, 2020
旋压成型技术研究进展摘要：主要介绍了旋压成型工艺的概念、特点、分类以及发展。同时，着重介绍了普通旋压成型技术和强力旋压成型技术。最后介绍了国内外旋压成型技术的现状以及展望。关键词：旋压成型；概念；分类；进展 前言 旋压技术是一项传统技术, 据文献记载，最早起源于我国唐代，由制陶工艺发展出了金属的旋压工艺[1]。到20世纪中叶以后，随着工业的发展和航空航天技术的开拓，旋压工艺开始大规模应用于金属板料成型领域，从而促进了该工艺的研究和发展[2]。 由于旋压工艺的先进性、经济性和实用性, 且该工艺具有变形力小,节约原材料等特点, 在近年中, 又得到了长足的发展,并已经成为金属压力加工中的一个新的领域[3]。随着旋压成形技术的突飞猛进, 高精度数控和录返旋压机不断出现并迅速推广应用, 目前正向着系列化和标准化方向发展。在许多工业发达国家,己生产出先进的、标准化程度很高的旋压设备, 这些旋压设备己基本定型, 旋压工艺稳定, 产品多种多样, 应用范围日益广泛[4]。 1. 旋压成型 旋压成型的概念 旋压是综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、环轧、横轧和滚压等工艺特点的少、无切削的先进加工工艺，广泛地应用于回转体零件的加工成形中。是根据材料的塑性特点，将毛坯装卡在芯模上并随之旋转，选用合理的旋压工艺参数，旋压工具(旋轮或其他异形件)与芯模相对连续地进给，依次对工件的极小部分施加变形压力，使毛坯受压，并产生连续逐点变形而逐渐成形工件的一种先进的塑性加工方法[5]。 旋压成型的特点
1)在旋压过程中，旋轮(或钢球)对坯料逐点施压，接触面积小，单位压力可达250～350kgf/mm2以上，对于加工高强度难变形材料，所需总变形力较小，从而使功率消耗大大降低。 2)坯料的金属晶粒在三向变形力的作用下，沿变形区滑移面错移，滑移面各滑移层的方向与变形方向一致，因此，金属纤维保持连续完整。 3)强力旋压可使制品达到较高的尺寸精度和表面光洁度。在旋压过程中，旋轮不仅对被旋压的金属有压延的作用，还有平整的作用，因此制品表面光洁度高。 4)制品范围很广。根据旋压机的能力可以制作大直径薄壁管材、特殊管材、变截面管材以及球形、半球形、椭圆形、曲母线形以及带有阶梯和变化壁厚的几乎所有回转体制件，如火箭、导弹和卫星的鼻锥和壳体潜水艇渗透密封环和鱼雷外壳；雷达反射镜和探照灯外壳；喷气发动机整流罩和原动机零件；液压缸、压气机外壳和圆筒涡轮轴、喷管、电视锥、燃烧室锥体以及波纹管。 5)同一台旋压设备可进行旋压、接缝、卷边、缩颈、精整等加工，因而可生产多种产品。同时产品规格范围大。 6)坯料来源广，可采用空心的冲压件、挤压件、铸件、焊接件、机加工的锻件和轧制件以及圆板作坯料，能旋压有色金属、黑色金属以及含钛、钼、钨、钽、铌一类难变形的合金金属， 7)在旋压过程中，由于被旋压坯料近似逐点变形，因此，其中任何夹渣、夹层、裂纹、砂眼等缺陷很容易暴露出来，这样旋压过程也附带起到了对制品的自动检验的作用。 8)金属旋压与板材冲压相比较，金属旋压能大大简化工艺所使用的装备，一些需要多次冲压的制件，旋压一次即可制造出来。
旋压工艺
二、工艺分析 1、旋压过程分析 ⑴劈开轮 劈开轮成形分为劈开、整形二个阶段。 垂直缸快速进给，在接近零件时转为工进并压紧零件（始终保压），主轴带动上下模旋转（见图2）。X1劈开轮沿径向快速进给，接近工件时转换为工进，当X1进给了8～10mm后，X3整形轮沿径向快速进给（此时X1停留在原地）（图2 b），接近工件时转换为工进，此时X1和X3同时工进，在速度上X3比X1稍快一点。当X1进给到预定深度，延时0.5～1.5秒后快速退回，X3继续工进，直到零件成形（图2 c）。 图 2 劈开轮旋压过程示意图 在此旋压过程中要注意的问题有：1、垂直缸在压紧工件后应始终处于保压状态下，直到零件成形，X3退回； 2、X1的进给位置一定要是在毛坯的二分之一处，偏差不能大于0.1mm，否则会产生劈偏现象，造成废品； 3、X1和X3工进速度的协调关系（见图3）； 4、成形后槽型的回弹变形与X3的延时和X3旋轮尺寸之间的关系，当成形旋轮X3进给到位后，零件槽型部分会产生冷作硬化，角度尺寸有部分回弹现象，这时的X3旋轮的最终进给尺寸和延时量可以适当调整，最终保证角度尺寸不会超差。在设计X3旋轮时也可以将回弹因素考虑进去，X3的旋轮夹角可以在图纸要求的尺寸上增加1°至2°，使之在旋压结束时能补充回弹量。 图3 X1与X3工进速度的协调关系 注：当X1的工进速度比X3快或两者相等，都会产生如图a的效果，这时会发生已经被劈开的材料边缘部分受材料内应力的作用向X1旋轮表面靠拢，最终产生相对摩擦。这样会在X1旋轮表面留下一圈积削，而这些积削会划伤零件表面，从而影响零件表面质量。只有当X3的进给速度比X1的进给速度稍快一点（但不能快太多，否则到最后会产生X3成了劈开轮，X1没有起到作用的情况），由X3撑开已经被劈开的材料部分，使被劈开的材料部分不会与X1产生相对摩擦。从而保证产品质量。 ⑵折叠轮 折叠轮成形分为预成形、整形二个阶段。 垂直缸快速进给，在接近零件时转为工进并压紧零件（没有保压）。主轴带动上下模旋转（见图4）。X1预成形轮沿径向快速进给，接近工件时转换为工进，同时垂直缸以预成形工进速度对毛坯加压（图4 b），当X1进给到位后，垂直缸停止加压，X1快速后退，同时X3沿径向快速进给，接近工件时转换为工进，此时X3和垂直缸同时工进，在速度上以两者同时完成进给为准。（图4 c）。 图4 折叠轮旋压过程示意图 在此旋压过程中要注意的问题有：X1旋轮和垂直缸同时工进时的速度协调性；X3旋轮和垂直缸同时工进时的速度协调性。X1、X3旋轮在与垂直缸协同进给时各自的进给量均不同，这时需要调整各自的速度来达到时间上的协调（同时完成进给）。 ⑶多楔轮 多楔轮成形分为第一次预成形、第二次预成形、整形三个阶段。 垂直缸快速进给，在接近零件时转为工进并压紧零件（始终保压），主轴带动上下模旋转（见图5）。 图5 多楔轮旋压过程示意图 1 ─ 上模 2 ─ 压料杆 3 ─ 毛坯 4 ─ 下模 5 ─ 退料板 6 ─ 定位销 X1预成形轮沿径向快速进给，接近工件时转换为工进，X1进给到位后延时1秒至3秒不等（视零件直径尺
高强度旋压
高强度、高精度的突变壁厚锥形件强力旋压是适应航空、航天和兵器工业的发展需要而出现的一种新工艺。了解和掌握突变壁厚锥形件强力旋压成形机理及规律是研究和发展该技术迫切需要解决的关键问题。本文以弹塑性力学为基础，将试验研究和有限元模拟技术相结合，研究了突变壁厚锥形件强力旋压的变形机理和规律。主要研究内容和结果如下：基于弹塑性显式有限元平台ABAUQS／Explicit，建立了既符合实际又兼顾计算精度和效率的突变壁厚锥形件强力旋压的三维弹塑性动态显式有限元模型。该模型的建立，为研究突变壁厚锥形件强力旋压成形机理及工艺参数对其成形过程的影响规律奠定了基础。基于上述模型，研究获得了突变壁厚锥形件强力旋压过程中应力和应变的分布与变化特征：旋轮作用区是典型的三向压应力状态；除旋轮作用区外，其余区域沿圆周方向均受拉应力；在法线方向，已成形区和未成形区都受到压应力作用。旋轮前方母线方向的压应变近似呈环形，应变值逐渐减小；旋轮作用区出现一个周向拉应变环，该区域的拉应变值在成形薄壁区过程中逐渐减小，而在成形厚壁区过程中先增大后减小：旋轮前方存在一个法向拉应变环，随成形进程，该区域的拉应变值先增大后减小。进而研究获得了旋轮圆角半径和坯料半锥角对突变壁厚锥形件强力旋压成形的影响规律：随着随旋轮圆角半径的增加，在旋轮作用区产生的压应变环带的宽度增加，其应变值增加，有利于突变壁厚锥形件旋压过程中厚壁区金属的填充。随着坯料半锥角的增加，薄壁区的母线方向的拉应变值逐渐减小，而厚壁区母线方向的压应变值增加；已成形区产生法向压应变的区域和压应
变的值都在增加。因此，初始半锥角的增加对突变壁厚锥形件强力旋压成形是有利的。在突变壁厚锥形件强力旋压成形过程中的应力应变分布规律和旋轮圆角半径和坯料半锥角对突变壁厚锥形件强力旋压成形的影响规律的研究基础上，设计制造了相应的模具，进行了相应的工艺试验，得到了填充质量良好的突变壁厚锥形件强力旋压样件。 通过对德国LEICO公司的考察以及对其他国外公司的技术交流，对旋压技术在车轮行业的新发展作了介绍，从一个侧面反映了国外旋压技术的发展。随着我国高速公路和高速汽车的飞速发展，给车轮带来了新的机遇和挑战，如何实现车轮的轻量化、可靠性、高精度是摆在车轮行业面前的技术难题。为此，中国汽车工程学会车轮委员会于2001年3月组团去德国LEICO公司等国外企业进行了考察，结合我厂在国产化旋压机的进程中与其它国外公司的技术交流，就旋压技术 在车轮行业的新发展总结如下。 1 旋压技术在钢质车轮新发展： 在欧洲高速公路上奔驰的载重汽车和客车中，已很难再见到有内胎型钢车轮，几乎都是无内胎板材车轮，这点与我国恰好相反。 传统的型钢车轮轮辋，其原材料形状是由钢厂轧成的，再由车轮制造商通过卷园、焊接、扩整等工序加工而成。这种工艺效率高、精度低。
车轮旋压技术新发展
车轮旋压技术新发展 日期:2005-12-15 22:10:46 来源:来自网络查看:[大中小] 作者：椴木杉热度： 295 济宁车轮厂 272135 宋志俭樊兆虎 通过对德国LEICO公司的考察以及对其他国外公司的技术交流，对旋压技术在车轮行业的新发展作了介绍，从一个侧面反映了国外旋压技术的发展。随着我国高速公路和高速汽车的飞速发展，给车轮带来了新的机遇和挑战，如何实现车轮的轻量化、可靠性、高精度是摆在车轮行业面前的技术难题。为此，中国汽车工程学会车轮委员会于2001年3月组团去德国LEICO公司等国外企业进行了考察，结合我厂在国产化旋压机的进程中与其它国外公司的技术交流，就旋压技术在车轮行业的新发展总结如下。 1 旋压技术在钢质车轮新发展： 在欧洲高速公路上奔驰的载重汽车和客车中，已很难再见到有内胎型钢车轮，几乎都是无内胎板材车轮，这点与我国恰好相反。 传统的型钢车轮轮辋，其原材料形状是由钢厂轧成的，再由车轮制造商通过卷园、焊接、扩整等工序加工而成。这种工艺效率高、精度低。80年代二汽从德国引进了型钢轮辋旋压机，利用板材卷圆焊接后再旋压成型钢轮辋。这种工艺精度高、效率低，不适应大批量生产。目前型钢轮辋旋压随着这类产品的淘汰趋势而逐步消失。
传统的无内胎板材车轮都是通过滚压成型的，但不能实现等强度要求。在考察了德国HAYES-LEMMERZ、意大利GIANETTI和荷兰FONTIJNE等车轮公司后，结论是相同的，滚形是主流。尽管一些资料介绍有板材轮辋采取单滚或双滚旋压成型的例子，虽然能实现等强度变截面要求，但效率太低，不能适应大批量生产要求，使其应用受到限制。德国LEICO、西班牙DENN公司推出了一种适应大批量生产的旋压-滚形工艺生产轮辋，既能实现等强度要求，又能适应大批量生产。如上图:轮辋槽底和轮缘受力较大的部位厚，其它受力较小的部位薄。以7J×17轮辋为例，原材料厚度4.5MM，旋压后降至2.7MM，重量节约1KG。汽车质量每减轻100KG，就意味着汽车百公里节油0.2~0.4升，以每辆车5只轮子计减轻重量5KG，汽车百公里节油10~20毫升。 旋压车轮的钢材也有较大变化，由于材料强度的差异，我们采取了加厚原材料的方法来达到相同的疲劳寿命要求，结果同规格一只8.25×22.5车轮重量比法国米其林车轮增加3KG，在最近我厂所做的对比试验中，我们产品的寿命只是米其林车轮的一半。在车轮选材用材以及我国轧钢工业与国外先进厂家存在差距。见下表: 中、法常用旋压车轮材料对比表 2 旋压技术在铝质车轮新发展： 国内铝质车轮都是压铸后经机加工而成，产品集中在轿车车轮。国外
旋压成形的原理、分类、特点及应用
旋压成形的原理、分类、特点及应用 金属旋压是一种金属塑性成形工艺，该工艺能较容易的制作各种旋转对称的薄壁回转件和各种管件，因此也称为回转成型工艺。 旋压成形的原理 金属旋压工艺是将被加工的金属毛坯（管坯）套在芯模上，而板坯通过尾顶压在芯模的端部，并与芯模一起随主轴旋转，旋轮沿芯模移动。 在旋轮的压力下，利用金属的可塑性，逐点将金属加工成所需要的空心回转体制件。 原理图示
旋压成形的分类 金属旋压工艺在旋制不同形状的制件时，综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、环轧、横轧和滚压等工艺的特点。针对不同毛坯的变形特点，一般可以分为普通旋压和强力旋压两种。 ●在旋压过程中，改变毛坯的形状而基本不改变其壁厚者称为普通旋压。 ●在旋压过程中，既改变毛坯的形状又改变壁厚者称为强力旋压。 普通旋压局限于加工塑性较好和较薄的材料，尺寸准确度不易控制，要求操作者具有较高的技术水平。强力旋压和普通旋压相比较，坯料凸缘部分在加工时不产生收缩变形，因为不会产生起皱现象。旋压机床的机床功率较大，对厚度大的材料也能加工，同时制件的厚度沿母线有规律地变薄，较易控制。 旋压工艺的优点 1. 金属变形条件好，旋压时由于旋轮与金属接触近乎点接触，因此接触面积小，单位压力高，可达2500~3500MPa以上，因此旋压适于加工高强度难变形的材料，而且，所需总变形力较小，从而使功率消耗大大降低。加工同样大小的制件，旋压机床的吨位只是压力机吨位的1/20左右。 2. 制品范围广，根据旋压机的能力可以制作大直径薄壁管材、特殊管材、变断面管材已经以及球形、半球形、椭圆形、曲母线形以及带有阶梯和变化薄厚的几乎所有回转体制件，如火箭、导弹和卫星的鼻锥与壳体；潜水艇渗透密封环和鱼雷外壳，雷达反射镜和探照灯外壳；喷气发动机整流罩和原动机零件；液压缸、压气机外壳和圆筒；涡轮轴、喷管、电视锥、燃烧室椎体以及波纹管；干燥机、搅拌机和洗涤机的转筒；浅盘形、半球形封头、牛奶罐和空芯薄壁的日用品等。 3. 材料利用率高，生产成本低，旋压加工与机加工相比，可节约材料20%~50%，最高可达80%，使成本降低30%~70%。 4. 制品性能显著提高，在旋压之后材料的组织结构与力学性能均发生变化，晶粒度细小并形成具有纤维状的特征。抗拉强度、屈服强度和硬度都有提高，强度可提高60%~90%，而伸长率则降低。 5. 制品表面粗糙度低，尺寸公差小。旋压加工制品的表面粗糙度一般可达 3.2~1.6μm，最好的可达0.4~0.2μm，经过多次旋压可达0.1μm。 6. 金属旋压一个重要的特点是制作整体无缝的回转体空心件，根本消除了与焊接有关的不连续性、强度降低、脆裂和拉应力集中等弊病。
数控旋压成形工艺应用实例
冷加工30echnique T 工 艺 数控旋压成形工艺应用实例 山东鲁南机床有限公司 （滕州 277500） 王绍存 王传河 汪玉伟 宋允臣 旋压加工成形技术是利用旋轮对旋转中的金属 毛坯（板料、筒形件或锥形件）逐点施以压力，使 之变形，金属材料晶粒重新排列，以获得所需形 状、尺寸、强度要求的零件的加工方法。它综合了 挤压、拉伸、轧制、弯曲和滚压等工艺特点，特别 适合薄壁、回转体零件的成形加工。旋压工艺基本 分为普通旋压和强力旋压两种，该工艺是真正无切 削绿色环保的工艺。1. 强力旋压 强力旋压的正旋律原理：强力旋压时必须先预 留出旋轮与芯模之间间隙Δ，也就是需确定经旋压 后零件的壁厚，这遵循一个基本原理——旋压变形 之正弦律。以平板强旋圆锥形件（见图1）为例。 凸凹曲线，该轨迹方式的运用能降低材料的减薄率，使变薄均匀，实现平稳旋压。实际在数控旋压设备运用时，考虑数控系统的经济性选型，将分段圆弧代替渐开线，辅以直线过渡，再配合适当的往返点及相应的旋压参数，可以较便利地旋压出合格的产品（编程时可以借助CAD 找正程序点）。曲母线零件普旋工艺示意如图2所示。 图 1旋压后工件的壁厚t f ，与毛坯原始厚度t 0和锥形件的半锥角α之间的关系符合正弦律，即t f = t 0sin α式中，t f 为旋压后工件的壁厚；t 0为毛坯原始厚度；α为工件的半锥角。2. 普旋工艺普旋工艺的原理：依据正旋率的计算分多道次旋压，采用正反渐开线组合运用，即所谓的贝齐埃 图 2 以下典型工艺均在我公司P X K350A 数控旋 压机床上完成，单轮旋压，配置广州数控系统 GSK980TDa 。 3. 自动单循环强力旋压 通常如图1中α＞15°的锥体能在一道次中旋 制，能产生较大的材料变薄成形，获得底厚边薄的 产品。 根据旋压工艺及数控系统功能，建立如图3所 示的工件坐标系，选择轴中心线为X 轴原点，模具 端面Z 轴原点，编辑程序如下： O0030 N0000 T0101； （换第一只R 5mm 旋轮） N0005 G00 X300 Z45；（定位至安全位置） N0010 M10；（顶紧尾顶） N0020 M3 S600；（开主轴，转速600r/min ）
数控旋压成形工艺的应用实例与探讨讲解
数控旋压成形工艺的实例应用与探讨山东鲁南机床有限公司王绍存王传河汪玉伟宋允臣 旋压工艺成形技术是利用旋轮对旋转中的金属毛坯（板料、筒形件或锥形件）逐点施以压力，使之变形，金属材料晶粒重新排列，以获得所需形状、尺寸、强度要求的零件的加工方法，它综合了挤压、拉伸、轧制、弯曲和滚压等工艺特点，特别适合薄壁、回转体零件的成形加工。旋压工艺基本分为普通旋压和强力旋压两种，该工艺是真正少无切削绿色环保的工艺。 旋压成形工艺涉及的工艺参数较多，在普通旋压机床上，未经系统培训的操作人员感觉较难掌握。随着数控技术应用于旋压设备，操作人员经简单培训即可完成旋压工艺过程，因此越来越受到旋压成形加工企业的欢迎，进一步推动了数控旋压设备的进步和数控旋压技术的完善。 1．强力旋压 强力旋压的正旋律原理：强力旋压时必须先予留出旋轮与芯模之间间隙Δ，也就是需确定经旋压后零件的壁厚，这遵循一个基本原理——旋压变形之正弦律。 以平板强旋圆锥形件(图1)为例； 图1 旋压后工件的壁厚t f ，与毛坯原始厚度t 和锥形件的半锥角α之间的关系符合 正弦律，即： t f = t0 Sinα 式中：t f ——旋压后工件的壁厚 t ——毛坯原始厚度 α——工件的半锥角2．普旋工艺
普旋工艺的原理：依据正旋率的计算分多道次旋压，采用正反渐开线组合运用，即所谓的贝齐埃凸凹曲线，该轨迹方式的运用能降低材料的减薄率，使变薄均匀，实现平稳旋压。 实际在数控旋压设备运用时，考虑数控系统的经济性选型，将分段圆弧代替渐开线，辅以直线过渡，再配合适当的往返点及相应的旋压参数，可以较便利的旋压出合格的产品（编程时可以借助CAD找正程序点）。 曲母线零件普旋工艺示意图（图2）： 图2 3．典型数控旋压工艺及模具设计实例 以下典型工艺均在我公司PXK350A数控旋压机床上完成，单轮旋压，配置广州数控系统GSK980TDa。 3.1自动单循环强力旋压 通常如图1中α＞15°的锥体能在一道次中旋制，能产生较大的材料变薄成形，获得底厚边薄的产品。 根据旋压工艺及数控系统功能，建立如图3所示的工件坐标系，选择轴中心线为X轴原点，模具端面Z轴原点，编辑程序如下： O0030 零件旋压程序名 N0000 T0101；换第一只R5旋轮 N0005 G00 X300 Z45；定位至安全位置 N0010 M10；顶紧尾顶 N0020 M3 S600；开主轴，转速600 N0030 G00 X130 Z5；靠近工件