大型锥形螺旋叶片成形工艺分析与模具设计.pdf

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1、34模具工业2014年第40卷第9期大型锥形螺旋叶片成形工艺分析与模具设计胡立强，乔振武，刘欣(1．国能电力集团有限公司，北京101206；2．长春工程学院，吉林长春130012)摘要：分析了锥形螺旋叶片的成形过程，结合试验设计了芯轴为锥体的成形模，该成形模结构简单、实用，易于控制螺旋叶片在成形过程中的变形走向，既保证了成形零件的质量，又提高了生产效率。关键词：锥形螺旋叶片；压头倾角；成形模；回弹中图分类号：TG386．1文献标识码：B文章编号：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引言锥形螺旋叶片是螺旋输送器的主要部件，其性能和质量的好坏直接影响物料输送的连续性、均匀性。锥形螺旋叶片具有特殊的空间曲面

4、形状，这也是该类工件成形困难的主要原因。现根据实际制造过程中遇到的问题，在反复试验研究锥形螺旋叶片的成形工艺过程和变形规律后，设计了一副芯轴为锥体的锥形螺旋叶片成形模。2锥形螺旋叶片成形工艺分析螺旋叶片特点是内侧和外侧都呈锥形且螺距较大，材料为hardox400，硬度约为普通钢板的4倍。锥形螺旋叶片示意图如图1所示，叶片导程为500mm，上端外径50mm，内径~196mm，下端外图1锥形螺旋叶片示意图径12mm，内径70mm，厚度16mm。螺旋叶片成形特点：①任意径向截面尺寸和弹量大且难以确定。一般高强度材料，可以采用形状各不相同

5、(渐变)；②叶片厚度较大；③外形尺热成形法降低成形力，减少回弹，但hardox400材寸和导程大；④材料的硬度、屈服极限较高；⑤回料加热温度约1100。C时，自然冷却后，强度降低约为原来的一半，加热温度过低起不到加热效果，收稿日期：2014—05—28。而且热成形法实际操作非常困难，所以加工该材作者简介：胡立强(1981一)，男(汉族)，河南虞城人，工程师，主要料的螺旋叶片宜采用冷压成形法。螺旋叶片冷压从事风力发电和生物质发电锅炉辅助上料系统方向的研究。模具工业2014年第40卷第9期35成形工艺的原理与拉制成形工艺基本相同，两者

6、为锥体的锥形螺旋叶片成形模，如图3所示。模具都是使展开料沿轴向产生拉深、径向缩小变形，达主要由上模、下模和锥形芯轴三部分组成，上、下到工件所要求的形状和尺寸，不同之处是拉制工模起到拉深、整形的作用，锥形芯轴起到拉深、定艺是在自由状态下完成的，而冷压工艺展开料自位和控制叶片变形走向的作用。始至终是在模具内受限制的状态下完成的，有效地保证了工件的尺寸精度和成形工艺的顺利完成，因此冷压成形工艺的关键是模具的设计与制造。3下料尺寸的确定计算螺旋叶片展开图，锥形螺旋叶片不能精确展开，只能近似展开，根据圆锥螺旋面投影画法和直角三角形进行展开计

7、算川，下料展开图如图2所示。图3锥形螺旋叶片焊接模结构1．上模2．锥形芯轴3．下模4．2模具设计参数分析研究锥形螺旋叶片的回弹量和控制回弹是成图2螺旋叶片下料展开图形的关键，也是确定模具工作部分尺寸的关键。模具设计的主要参数有压头倾角、模具导程和回4模具设计弹量补偿。4．1模具结构分析(1)压头倾角。锥形螺旋叶片下料毛坯内侧螺旋叶片冷压成形工艺的关键是模具设计，和外侧在变形过程中应力、应变状态不同，内、外模具结构不但要满足最终成形工件的精度要求，导程分别出现负回弹和正回弹，即外导程在螺旋而且要使展开料能顺利压入模具，确保展开料轴曲

8、面成形卸压后导程增加，内导程在螺旋曲面成向拉长、径向缩小变形过程的顺利进行。制造模形卸压后导程减小。为了更好地控制成形，在模具有2种方法：一是铸造模；二是焊接模。铸造模具设计时使模具的外导程比图纸要求尺寸减少，成形好，但制造周期长，生产费用高，适合