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1、34模具工業(yè)2014年第40卷第9期大型錐形螺旋葉片成形工藝分析與模具設(shè)計(jì)胡立強(qiáng)，喬振武，劉欣(1．國(guó)能電力集團(tuán)有限公司，北京101206；2．長(zhǎng)春工程學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130012)摘要：分析了錐形螺旋葉片的成形過(guò)程，結(jié)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)了芯軸為錐體的成形模，該成形模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，易于控制螺旋葉片在成形過(guò)程中的變形走向，既保證了成形零件的質(zhì)量，又提高了生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞：錐形螺旋葉片；壓頭傾角；成形模；回彈中圖分類號(hào)：TG386．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1001—2168(2014)09—0034—04Formingprocessanal
2、ysisanddesignofdieforlargetaperedspiralbladeHULi-qiang，QIA0Zhen-Wll，LIUXin(1．StatePowerGroupCo．，Ltd．，Beijing101206，China；2．ChangchunInstituteofTechnology，Changchun，Jilin130012，China)Abstract：Theformingprocessofataperedspiralbladewasanalyzed；andaformingdiewithconemandr
3、elfortheproductWasdesignedcombinedwithexperiments．Thedeforma-tiondirectionofthetaperedspiralbladesintheformingprocesscanbeeasilycontrolled．Keywords：taperedspiralblade；pressureheadangle；formingdie；springback1引言錐形螺旋葉片是螺旋輸送器的主要部件，其性能和質(zhì)量的好壞直接影響物料輸送的連續(xù)性、均勻性。錐形螺旋葉片具有特殊的空間曲面
4、形狀，這也是該類工件成形困難的主要原因?，F(xiàn)根據(jù)實(shí)際制造過(guò)程中遇到的問(wèn)題，在反復(fù)試驗(yàn)研究錐形螺旋葉片的成形工藝過(guò)程和變形規(guī)律后，設(shè)計(jì)了一副芯軸為錐體的錐形螺旋葉片成形模。2錐形螺旋葉片成形工藝分析螺旋葉片特點(diǎn)是內(nèi)側(cè)和外側(cè)都呈錐形且螺距較大，材料為hardox400，硬度約為普通鋼板的4倍。錐形螺旋葉片示意圖如圖1所示，葉片導(dǎo)程為500mm，上端外徑50mm，內(nèi)徑~196mm，下端外圖1錐形螺旋葉片示意圖徑12mm，內(nèi)徑70mm，厚度16mm。螺旋葉片成形特點(diǎn)：①任意徑向截面尺寸和彈量大且難以確定。一般高強(qiáng)度材料，可以采用形狀各不相同
5、(漸變)；②葉片厚度較大；③外形尺熱成形法降低成形力，減少回彈，但hardox400材寸和導(dǎo)程大；④材料的硬度、屈服極限較高；⑤回料加熱溫度約1100。C時(shí)，自然冷卻后，強(qiáng)度降低約為原來(lái)的一半，加熱溫度過(guò)低起不到加熱效果，收稿日期：2014—05—28。而且熱成形法實(shí)際操作非常困難，所以加工該材作者簡(jiǎn)介：胡立強(qiáng)(1981一)，男(漢族)，河南虞城人，工程師，主要料的螺旋葉片宜采用冷壓成形法。螺旋葉片冷壓從事風(fēng)力發(fā)電和生物質(zhì)發(fā)電鍋爐輔助上料系統(tǒng)方向的研究。模具工業(yè)2014年第40卷第9期35成形工藝的原理與拉制成形工藝基本相同，兩者
6、為錐體的錐形螺旋葉片成形模，如圖3所示。模具都是使展開(kāi)料沿軸向產(chǎn)生拉深、徑向縮小變形，達(dá)主要由上模、下模和錐形芯軸三部分組成，上、下到工件所要求的形狀和尺寸，不同之處是拉制工模起到拉深、整形的作用，錐形芯軸起到拉深、定藝是在自由狀態(tài)下完成的，而冷壓工藝展開(kāi)料自位和控制葉片變形走向的作用。始至終是在模具內(nèi)受限制的狀態(tài)下完成的，有效地保證了工件的尺寸精度和成形工藝的順利完成，因此冷壓成形工藝的關(guān)鍵是模具的設(shè)計(jì)與制造。3下料尺寸的確定計(jì)算螺旋葉片展開(kāi)圖，錐形螺旋葉片不能精確展開(kāi)，只能近似展開(kāi)，根據(jù)圓錐螺旋面投影畫(huà)法和直角三角形進(jìn)行展開(kāi)計(jì)
7、算川，下料展開(kāi)圖如圖2所示。圖3錐形螺旋葉片焊接模結(jié)構(gòu)1．上模2．錐形芯軸3．下模4．2模具設(shè)計(jì)參數(shù)分析研究錐形螺旋葉片的回彈量和控制回彈是成圖2螺旋葉片下料展開(kāi)圖形的關(guān)鍵，也是確定模具工作部分尺寸的關(guān)鍵。模具設(shè)計(jì)的主要參數(shù)有壓頭傾角、模具導(dǎo)程和回4模具設(shè)計(jì)彈量補(bǔ)償。4．1模具結(jié)構(gòu)分析(1)壓頭傾角。錐形螺旋葉片下料毛坯內(nèi)側(cè)螺旋葉片冷壓成形工藝的關(guān)鍵是模具設(shè)計(jì)，和外側(cè)在變形過(guò)程中應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)不同，內(nèi)、外模具結(jié)構(gòu)不但要滿足最終成形工件的精度要求，導(dǎo)程分別出現(xiàn)負(fù)回彈和正回彈，即外導(dǎo)程在螺旋而且要使展開(kāi)料能順利壓入模具，確保展開(kāi)料軸曲
8、面成形卸壓后導(dǎo)程增加，內(nèi)導(dǎo)程在螺旋曲面成向拉長(zhǎng)、徑向縮小變形過(guò)程的順利進(jìn)行。制造模形卸壓后導(dǎo)程減小。為了更好地控制成形，在模具有2種方法：一是鑄造模；二是焊接模。鑄造模具設(shè)計(jì)時(shí)使模具的外導(dǎo)程比圖紙要求尺寸減少，成形好，但制造周期長(zhǎng)，生產(chǎn)費(fèi)用高，適合
