無(wú)模旋壓技術(shù)在離心通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

唐佩堯 黃大偉 田 偉/重慶通用工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司

無(wú)模旋壓技術(shù)在離心通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

唐佩堯 黃大偉 田 偉/重慶通用工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司

1 概述

隨著離心通風(fēng)機(jī)市場(chǎng)要求的不斷變化，離心通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品越來(lái)越向精細(xì)化、專業(yè)化、節(jié)能環(huán)保的方向在發(fā)展，這就要求在設(shè)計(jì)選型時(shí)更具有針對(duì)性和專業(yè)性，而隨之帶來(lái)的生產(chǎn)制造的柔性化程度的提高，對(duì)離心通風(fēng)機(jī)廠家的制造能力和制造水平提出了更高要求。其中，葉輪為離心通風(fēng)機(jī)的核心部件，也是整個(gè)離心通風(fēng)機(jī)制造的關(guān)鍵核心。部分系列風(fēng)機(jī)的葉輪前盤(pán)采用弧形結(jié)構(gòu)的前盤(pán)成型，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

目前，弧形前盤(pán)通常采用模具冷壓成型。模具冷壓成型是指將金屬毛坯件放入模具模腔內(nèi)，在大型油壓機(jī)的強(qiáng)大液壓力作用下，迫使金屬毛坯獲得所需形狀、尺寸并具有一定力學(xué)性能的成型件的成型方法，為一種適合于剛性生產(chǎn)模式的生產(chǎn)方式，在同尺寸大批量生產(chǎn)中具有高效、尺寸穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)[1]。但由于缺乏柔性，對(duì)于尺寸和型線變化多樣的弧形前盤(pán)則不適用，因?yàn)槊糠N前盤(pán)都投入相應(yīng)的壓型模具，對(duì)制造成本是一種極大的浪費(fèi)，同時(shí)在柔性生產(chǎn)中該方式也缺乏效率?？梢哉f(shuō)，模具冷壓型技術(shù)從成本和效率上并不特別適合離心通風(fēng)機(jī)的制造模式。

本文提出采用無(wú)模旋壓技術(shù)替代模具冷壓型技術(shù)解決離心通風(fēng)機(jī)前盤(pán)的制造瓶頸。旋壓技術(shù)作為一種典型的連續(xù)局部塑型成型技術(shù)以其靜壓成型、產(chǎn)品精度高、工藝柔性好、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、節(jié)約材料等諸多優(yōu)點(diǎn)而成為精密塑型成型技術(shù)的重要發(fā)展方向，是實(shí)現(xiàn)薄壁回轉(zhuǎn)體零件少、無(wú)切削加工的先進(jìn)制造技術(shù)[2]。而本文采用的無(wú)模旋壓技術(shù)，不同于傳統(tǒng)的模具旋壓或半模旋壓，是在強(qiáng)力旋壓的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，它用旋輪代替了傳統(tǒng)的芯軸，一般選擇一對(duì)到四對(duì)旋輪同時(shí)對(duì)內(nèi)外表面進(jìn)行加工[3]，其工作原理如圖2所示[4]。無(wú)模旋壓成形工藝完全不受大尺寸的限制，它可以成型不同直徑和型線的回轉(zhuǎn)件，在不必重復(fù)增加制造模具費(fèi)用的情況下，其成型件的型狀精度高、表面光潔、成型時(shí)間短，對(duì)于特定形狀、多品種、小批量生產(chǎn)特別適用[5]。

而本文中介紹的無(wú)模數(shù)控旋壓技術(shù)，是專門(mén)針對(duì)離心通風(fēng)機(jī)弧形部件成型設(shè)計(jì)的，采用了先進(jìn)的胎膜組合設(shè)計(jì)，在使用過(guò)程中不需每個(gè)產(chǎn)品都投入模具，這就解決了不同型號(hào)產(chǎn)品都需要相應(yīng)模具的問(wèn)題，可以節(jié)約大量資金和制作模具的材料，并且可以縮短設(shè)備的制造周期。

2 原理和工藝方法

2.1無(wú)模數(shù)控旋壓的原理

無(wú)模數(shù)控旋壓機(jī)是由可編程控制系統(tǒng)、油泵液壓控制系統(tǒng)等組成的，主要是利用金屬材料的可塑性和可流動(dòng)性，通過(guò)卡盤(pán)和兩個(gè)滾輪在坐標(biāo)內(nèi)的同速旋轉(zhuǎn)，連續(xù)反復(fù)滾壓材料表面，在改變運(yùn)行角度的情況下發(fā)生變形而獲得所需要的型線尺寸。

2.2旋壓部件的基本技術(shù)要求

1）弧形部件的拼接塊數(shù)要符合JB/ T10214-2000通風(fēng)機(jī)鉚焊件技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)；

2）拼接焊縫的坡口形式符合GB/T985.1-2008氣焊手工電弧焊及氣體保護(hù)焊焊縫坡口的基本形式與尺寸標(biāo)準(zhǔn)；

3）焊縫的外觀質(zhì)量檢驗(yàn)條件符合JB/ T10213-2000通風(fēng)機(jī)焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)；

4）組合時(shí)拼接縫之間允許的錯(cuò)邊量≤0.5mm；

5）旋壓的材料選擇根據(jù)離心通風(fēng)機(jī)的理論計(jì)算強(qiáng)度要求選擇；

6）拼接焊縫的余高要求打磨到基本與母材平齊，并且將周圍飛濺等打磨干凈，無(wú)可見(jiàn)焊接缺陷；

7）旋壓后母材表面不平度的要求≤0.5mm。

2.3旋壓的工藝流程

以弧形前盤(pán)的旋壓制作工藝流程為例，簡(jiǎn)單工藝流程如圖3所示。

3 機(jī)械性能測(cè)試

該旋壓過(guò)程屬于不變薄成型技術(shù)，但母材在旋壓過(guò)程中，經(jīng)過(guò)滾輪反復(fù)的擠壓后一些機(jī)械性能和母材板厚會(huì)有微量的變化，其測(cè)點(diǎn)見(jiàn)圖4。板厚的變化的具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)前盤(pán)板厚的變化數(shù)據(jù)表mm

表2為原母材和其中某一件弧形部件旋壓并經(jīng)過(guò)工藝處理過(guò)后做的機(jī)械性能測(cè)試數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)計(jì)算要求的理論數(shù)據(jù)之間的比較，從表2中可以清楚的看到經(jīng)過(guò)旋壓部件的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都是達(dá)到或者高于理論計(jì)算需要的數(shù)據(jù)。

表2 弧形部件旋壓后機(jī)械性能與理論數(shù)據(jù)對(duì)比表

在對(duì)旋壓前后的焊縫、母材板厚及其機(jī)械性能進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比后，發(fā)現(xiàn)該微量變化不對(duì)部件性能造成很大影響，弧形部件的機(jī)械性能測(cè)試是合格的，旋壓后的部件是可以安全使用。

4 實(shí)例應(yīng)用

不同型號(hào)的離心通風(fēng)機(jī)葉輪組的直徑和前盤(pán)型線相差很大。本文以直徑為Φ2525mm，板材厚度為12mm的某材質(zhì)葉輪組雙R弧形前盤(pán)為實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。該雙R弧形前盤(pán)旋壓后的檢測(cè)數(shù)據(jù)如圖5和表3所示。

表3 某雙R弧形前盤(pán)測(cè)量數(shù)據(jù)表

由表3可以看出使用旋壓機(jī)制作的R值與理論需要的誤差很小，一般情況下可以保證在3mm范圍的間隙，通過(guò)與模具壓型來(lái)成型的弧形部件來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單比較，如圖5所示，旋壓成型后的型線效果要好的多，這會(huì)對(duì)離心通風(fēng)機(jī)的效率起到積極作用。

由于弧形部件成型后的R值效果比較接近理論數(shù)據(jù)，冷作組合葉片的時(shí)候就比較容易，葉片的修割余量就可以適量的減少甚至不用修割直接到位，這樣就減少工人工作量，提高工作效率的同時(shí)，還可以節(jié)約原材料，起到了節(jié)約成本的作用。

使用無(wú)模數(shù)控旋壓機(jī)制作成型的弧形部件有表面光滑的特點(diǎn)，表面視覺(jué)效果比模具成型的好，并且平整，對(duì)整體葉輪成型后的外觀質(zhì)量有一個(gè)比較高的提升。同時(shí)，通過(guò)反復(fù)的對(duì)母材進(jìn)行滾壓后的材料，材料的強(qiáng)度會(huì)提高，但是塑性有一定的影響，最后通過(guò)工藝方法進(jìn)行處理，以滿足使用效果，對(duì)離心通風(fēng)機(jī)的使用壽命以及安全性有保障。

5 結(jié)論

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及近幾年對(duì)客戶的回訪獲得使用該工藝制作的離心通風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行情況，進(jìn)行初步分析可知：

1）與使用模具成型部件之間的對(duì)比可以明顯的看出，使用旋壓機(jī)制作的部件具有實(shí)際成型型線與理論的數(shù)值比較接近、成型后部件表面比較的光滑、外觀質(zhì)量比較好、同一平面圓的不圓度比較小有利于冷作組合葉輪、并且同心度比較高、直徑的線性誤差比較小等優(yōu)點(diǎn)。

2）旋壓過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)無(wú)模具化，可以減少模具制造的成本，并且提高柔性生產(chǎn)線的工作效率。

所以使用旋壓機(jī)制作弧形部件是一個(gè)比較理想的選擇，也會(huì)成為離心通風(fēng)機(jī)今后制造的發(fā)展趨勢(shì)。

[1]王愛(ài)珍.冷作成形技術(shù)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2006.

[2]李亦楠,張大舜,侯豐巖,等.帶有上、下料機(jī)構(gòu)的旋壓機(jī)控制方法的研究[J].制造技術(shù)與機(jī)床,2012(4):91-92.

[3]曹學(xué)文,張立武,楊延濤,等.對(duì)輪旋壓技術(shù)研究進(jìn)展[J].熱加工工藝,2013(5):115-117.

[4]肖作義,張濤.對(duì)輪旋壓過(guò)程的剛塑性有限元分析[J].鍛壓技術(shù), 1999(1):27-30.

[5]日本塑性加工學(xué)會(huì).旋壓成形技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,1988.

：離心通風(fēng)機(jī)制造過(guò)程中，復(fù)雜型線的弧形部件成形工藝是制約離心通風(fēng)機(jī)制造質(zhì)量和效率的工藝瓶頸。本文介紹了離心通風(fēng)機(jī)弧形部件的一種新的工藝成型技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)數(shù)控?zé)o模旋壓的方式，提升了離心通風(fēng)機(jī)弧形部件成型后的成型質(zhì)量和外觀質(zhì)量，同時(shí)驗(yàn)證了該工藝方式對(duì)機(jī)械性能無(wú)負(fù)面影響。

離心通風(fēng)機(jī)；工藝方法；無(wú)模旋壓技術(shù)；數(shù)控控制；弧形部件

App lication o f Non-m o ld Spinning Technology for Centrifugal Fans

Tang Pei-yao,Huang Da-wei,Tian Wei/ ChongqingGeneral Industry(group)Co.,Ltd

centrifugal fan;processing method;non-mold spinning technology; numericalcontrol;curvedparts

TH432;TK05

A

1006-8155（2016）06-0067-04

10.16492/j.fjjs.2016.06.0131

2016-03-02重慶400021

Abstract:This paper has introduces a forming technology which enables manufacturing of curved parts of centrifugal fans.Thisnumerical controlled non-mold spinning technology improves the forming and appearance quality of curved partswithoutany negative effectson its mechanicalormaterial properties of this parts. It isshown that thisspinning technology iswell app licable in the manufacturing process of a centrifugal fan.