[發明專利]卷焊筒形件對輪旋壓加工方法

有效

• 申請號: 201410003627.2
• 申請日: 2014-01-03
• 公開（公告）號: CN103736807A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 曹學文;楊延濤;張立武;韓冬;尚勇;牟少正;溫樹斌;李增輝;熊然;李樓;羅卉;胡新娟;肖立軍;黃向斌;李玉龍
• 申請（專利權）人: 西安航天動力機械廠
• 主分類號: B21D22/14
• 分類號: B21D22/14
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術領域

本發明涉及旋壓制造行業，具體是采用卷焊方法加工出筒形件后，利用自制工裝進行對輪旋壓加工，成形筒形件旋壓結構件。

背景技術

隨著我國航空、航天技術以及國民經濟的迅速發展，對薄壁筒形件的需求也越來越多、越來越迫切，例如某筒形件零部件：

零件材料為3A21鋁合金，封閉的筒形結構，具有輪廓尺寸大、壁厚薄、易變形、精度要求高等加工難題。

經過調研，市場上類似結構零件的加工主要采取三套方案：1、鍛件機加，2、板料卷焊，3、筒形件坯料旋壓，上述三種方案存在以下幾點不足：

1、采用鍛件機加，所需鍛件尺寸大于40kg，最終產品4.0kg，材料利用率僅為10%，粗車、半精車、精車之間需要進行多次時效去除殘余應力，需要多次裝卡找正，薄壁零件容易變形機加難度很大，人工及研制成本很高。

2、采用板料卷焊成形，使用3A21鋁板作為原材料，在卷焊過程中，筒形件的圓度、直線度等尺寸要求較高，無法得到可靠保證，同時由于存在縱焊縫，筒形件的性能降低，該筒形件工作環境為高溫高壓，存在較大的安全隱患。在卷焊加工中，需要增加探傷、退火、機械打磨焊縫等工序，增加了制造成本。

3、筒形件坯料旋壓成形，需要制作多套芯模和其它配套工裝，大大增加了芯模生產和管理的成本（約占總成本的10%～20%），由于工件的內表面在受旋輪壓力的同時沿芯模滑動，其精度由旋壓芯模保證，產品的內表面幾何精度較差，小批量單件生產，旋壓成形沒有優勢，勞動強度很大，生產效率低，成本很高。

德國MT(MAN?Technologie)股份公司最早提出對輪旋壓原理，并進行了系統研究。1991年該公司委托位于德國多特蒙德的蒂森機械工程公司負責建造出了歐洲最大的立式結構對輪旋壓機，已成功應用于歐洲航天局阿里安5號火箭助推器殼體的制造上。國內沒有對輪旋壓的相關研究，且對于筒形件的加工均采用上述三種工藝進行加工。

發明內容

為克服現有技術中存在的加工精度低，成本高的不足，本發明提出了一種卷焊筒形件對輪旋壓加工方法。

本發明的具體過程是：

第一步，板料毛坯卷焊筒形件。

第二步，加工加強環。對卷焊筒形件一端的內表面和外表面進行減薄加工，形成了卷焊筒形件的加強環。所述的加強環為直筒狀，該加強環的長度為20～40mm。在減薄加工所述加強環時，卷焊筒形件內表面和外表面的減薄率分別為20～45%。所述加強環的外圓周表面與卷焊筒形件的外圓周表面之間通過錐面過渡，該錐面的角度需小于旋輪攻角。

第三步，安裝旋輪。將筒形件坯料裝夾在車床工作臺中心部位，并使筒形件的跳動量小于1mm。將四個旋輪分別安裝在對輪旋壓工裝上的輪旋安裝軸上，并使位于對輪旋壓工裝上的定位軸一側的兩個旋輪組成第一對旋壓輪組，使位于對輪旋壓工裝上的定位軸另一側的兩個旋輪組成第二對旋壓輪組。調整所述兩對旋壓輪組，使四個旋輪的中心線均與卷焊筒形件主軸軸線平行，并且四個旋輪的中心線和筒形件的中心線位于同一垂直面。所述兩對旋壓輪組中，分別有一個旋輪為外旋壓輪，有一個旋輪為內旋壓輪；所述外旋壓輪用于成形筒形件的外圓周表面，所述內旋壓輪用于成形筒形件的內圓周表面。

第四步，建立旋輪原點。

分別以筒形件上端面向兩外側的延長線與該筒形件兩外側最大外徑延長線的交點為坐標原點0_外，形成了第一對旋壓輪組中外旋壓輪和第二對旋壓輪組中外旋輪的坐標原點0_外。自所述坐標原點0_外向工作臺的方向為Y方向的正向。

分別以筒形件上端面向兩內側的延長線與該筒形件兩內側最大外徑延長線的交點為坐標原點0_內，形成了第一對旋壓輪組中內旋壓輪和第二對旋壓輪組中內旋壓輪的坐標原點0_內。自所述坐標原點0_內向工作臺的方向為Y方向的正向。

第五步，對輪旋壓。旋壓時，以筒形件的徑向為X方向，以筒形件的軸向為Y方向。設定工作臺主軸轉速為120轉/分鐘。通過三個道次對所述筒形件對輪旋壓成形。

具體旋壓過程為：

Ⅰ第一道次旋壓：兩個外旋輪的初始位置分別位于各坐標原點0_外處。兩個內旋輪的初始位置分別位于坐標原點0_內處。第一道次對筒形件壁的減薄量為總減薄量的50～60％，通過兩個外旋輪和兩個內旋輪均勻減薄；兩對旋壓輪組進給至距筒形件裝夾夾具20～30mm處停止。