[發明專利]一種直徑大于1米筒體的校形方法

無效

• 申請號: 201410802203.2
• 申請日: 2014-12-19
• 公開（公告）號: CN104475495A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 王浩剛;任長潔;張曉春;周雪梅;王曉燕;馬延楓;田忠鋒;張英;吳軍;華小渝;郭紅霞;傅毅愷;田珍珠
• 申請（專利權）人: 西安航天動力機械廠
• 主分類號: B21D3/00
• 分類號: B21D3/00
• 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

本發明涉及機械加工領域，具體是一種直徑大于1米的筒體的校形方法。

技術背景

大型筒體類零件成形方法主要有鈑金卷焊成形法和旋壓成形法。其中鈑金卷焊成形法的成形精度無論是尺寸精度還是形狀精度都較差，一般應用在低壓容器厚板或對成形精度要求不高的產品上；旋壓成形法比鈑金卷焊成形法的成形精度高，一般被廣泛應用在航天固體火箭發動機金屬殼體的制造及軍工產品的生產。在航天固體火箭發動機金屬殼體及軍工產品中，都采用高強度鋼旋壓或卷焊筒體組焊而成，產品的結構特點是：壁薄、強度高、尺寸精度和形狀精度要求嚴。由于傳統的筒體成形方法成形精度差，在殼體組焊中，會產生較大的錯邊量影響殼體的強度，一般采取的工藝措施是選配，即選用尺寸相同或接近的筒體來組焊以減少錯邊量。而隨著現代航天產品更精更高的要求，對產品的制造精度要求不斷提高，因此現有的技術已不能滿足產品的最終質量要求。傳統的筒體校形方法主要是采用三軸或多軸卷板機等設備進行冷校形，但該方法精度差，難以滿足產品高精度要求。專利《薄壁筒體直徑及形狀精度控制方法及其專用工具》(申請號201210246565.9)提供了一種通過專用熱脹形芯模對薄壁筒體進行適量塑性拉伸的定量熱脹形方法，其主要特征是：先將定位安裝在專用吊具底座上的薄壁筒體吊裝到井式爐中預熱，打開井式爐門，將專用熱脹形芯模吊裝放置到薄壁筒體的內孔中，然后關閉井式爐門，將專用熱脹形芯模、薄壁筒體和專用吊具一起加熱到設定溫度保溫后，打開井式爐門，將專用熱脹形芯模、薄壁筒體和專用吊具一起吊出井式爐，空冷至室溫后吊出專用熱脹形芯模。該方法存在的主要問題是操作不便、成本高。特別是將專用熱脹形芯模吊裝放置到已預熱的薄壁筒體的內孔中，觀察和調整困難，只適合于長度較短的直徑為0.8m的小直徑筒體；對于長度較長的大直徑筒體，由于筒體尺寸大、剛性差，大型校形工裝重量大、難調整，易于碰傷筒體甚至導致產品報廢。

發明內容

為克服現有技術中存在的不適于直徑大于1米的筒體校形的不足，本發明提出了一種直徑大于1米筒體的校形方法。

本發明的具體過程是：

步驟1，確定筒體校形時的加熱溫度T。所述筒體脹大量根據公式(1)確定：

△d＝αTd?????????(1)

公式(1)中，α為材料的線膨脹系數，d是筒體的內徑。

考慮筒體冷卻后的回彈量，熱校形時的加熱溫度T應按公式(2)確定，

T＝(d₁-D)/(Dα-d₁α₁)+T₀+△T?????????(2)

其中d₁為校形后筒體的內徑，α₁為在校形加熱溫度時筒體的線膨脹系數；D為校形芯模的外徑，α為在校形加熱溫度時校形芯模的線膨脹系數；T₀為環境溫度，為5～30℃；△T為溫度修正量，所述修正量為±50℃。

得到加熱溫度T＝500～950℃。

所述芯模的線膨脹系數比筒體的線膨脹系數大5～7×10^-6/℃。所述校形芯模的壁厚為30～60mm；校形芯模采用不銹鋼或耐熱不銹鋼制成，常溫線膨脹系數為15×10^-6～17×10^-6/℃。

所述筒體采用碳鋼或合金鋼制成，常溫線膨脹系數為10×10^-6～12×10^-6/℃。

步驟2，確定筒體的直徑脹大量。當筒體在井式爐內加熱至溫度T時，筒體脹大量通過公式(3)確定，

△d＝α₁×d₀×(T－T₀)????????(3)

其中d₀為校形前筒體的內徑。

步驟3，筒體與校形芯模配合。將待校形的筒體套裝在校形芯模的外表面上，使筒體與芯模同軸。筒體內表面與校形芯模之間間隙配合，使筒體內徑比表面與校形芯模外表面之間有4～20mm的間隙。

步驟4，裝爐校形。將井式爐預熱至200℃。將裝配好的校形芯模與筒體整體吊裝入井式爐內，繼續對所述井式爐加熱至加熱溫度T后，保溫60～240min,利用校形芯模對筒體進行校形。所述加熱溫度T為500～950℃。保溫結束后，出爐冷卻。將校形芯模和筒體整體吊出井式爐后水平放置，空冷至室溫后，將校形后的筒體從校形芯模上卸出，得到校形后的筒體。