[發(fā)明專(zhuān)利]一種小錐度筒形件復(fù)合旋壓加工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611094314.8
• 申請(qǐng)日: 2016-12-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106734481B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊延濤;曹學(xué)文;趙琳瑜;羅卉;方拓;王少奇;王鵬偉;辛磊波;師寶鋼
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安航天動(dòng)力機(jī)械廠(chǎng)
• 主分類(lèi)號(hào): B21D22/16
• 分類(lèi)號(hào): B21D22/16;B21D37/10;B21D51/10
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專(zhuān)利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

一種小錐度筒形件復(fù)合旋壓加工方法，結(jié)合板料普旋成形錐形件以及薄壁直筒形件旋壓成形原理，采用正向旋壓成形小錐度筒形件預(yù)制坯后反向旋壓成形小錐度薄壁筒形件，使旋壓毛坯內(nèi)型面錐度及尺寸與旋壓模具外形面貼合程度較好，裝配精度較高，在反向旋壓過(guò)程中，由于旋輪徑向力與軸向力的存在，該旋壓毛坯隨旋壓模具以相近線(xiàn)速度轉(zhuǎn)動(dòng)。該旋壓毛坯的設(shè)計(jì)方法充分考慮了反向旋壓成形特點(diǎn)以及錐形旋壓毛坯的受力特點(diǎn)，通過(guò)旋壓毛坯內(nèi)型面貼合以及旋壓過(guò)程徑向力、軸向力存在向心分力的特點(diǎn)，有效的減小了旋壓過(guò)程中毛坯打滑現(xiàn)象，提高旋壓筒形件內(nèi)表面表觀(guān)質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及旋壓制造行業(yè)，具體是利用正向旋壓方法制備高精度小錐度筒形件預(yù)制坯后，反向旋壓方法成形錐度小于1°的小錐度筒形結(jié)構(gòu)件。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)航空、航天技術(shù)以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對(duì)小錐度薄壁筒形件的需求也越來(lái)越多、越來(lái)越迫切，例如某小錐度筒形件零部件：

零件材料為超高強(qiáng)度鋼31Si2MnCrMoVE，封閉的筒形結(jié)構(gòu)，半錐角為0.5°，長(zhǎng)度大于2500mm，該小錐度筒形件具有輪廓尺寸大、壁厚薄、易變形、精度要求高等加工難題。

經(jīng)過(guò)調(diào)研，市場(chǎng)上類(lèi)似結(jié)構(gòu)零件的加工主要采取三套方案：1、板料卷焊；2、正向旋壓一次成形；3、兩節(jié)正向旋壓筒形件組焊。上述三種方案存在以下幾點(diǎn)不足：

1、板料卷焊成形，使用超高強(qiáng)度鋼31Si2MnCrMoVE板料作為原材料，在卷焊過(guò)程中，小錐度筒形件的圓度、直線(xiàn)度等尺寸要求較高，無(wú)法得到可靠保證，同時(shí)由于存在縱焊縫，筒形件的性能降低，該筒形件工作環(huán)境為高溫高壓，存在較大的安全隱患。在板料卷焊加工中，需要增加探傷、退火、焊縫機(jī)械打磨等工序，增加了制造成本。

2、正向旋壓一次成形，由于零件長(zhǎng)度大于2500mm，加之在旋壓過(guò)程中筒形件端部試旋等，長(zhǎng)度將進(jìn)一步增加，這時(shí)所需旋壓設(shè)備的主軸行程將遠(yuǎn)大于2500mm，設(shè)備制造難度增加，設(shè)備成本將無(wú)法得到有效控制，一般企業(yè)無(wú)法負(fù)擔(dān)高昂的設(shè)備費(fèi)用，不具備大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)條件；同時(shí)，長(zhǎng)度大于2500mm的筒形件正向一次旋壓成形所需的旋壓模具也必須大有筒形件的有效長(zhǎng)度，極大地增加旋壓模具制造難度與成本控制。

3、兩節(jié)正向旋壓筒形件組焊，需要制作多套芯模和其它配套工裝，大大增加了芯模生產(chǎn)和管理的成本，根據(jù)現(xiàn)有相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)大批量生產(chǎn)時(shí)，旋壓模具成本約占總成本的20％～30％，當(dāng)小批量單件生產(chǎn)時(shí)旋壓模具成本約占總成本60％～70％。同時(shí)，兩節(jié)正向旋壓圓筒組焊時(shí)需要增加選配工序來(lái)保證焊接部位尺寸匹配；由于焊接熱變形，小錐度筒形件的圓度、直線(xiàn)度等尺寸無(wú)法得到可靠保證，同時(shí)由于存在環(huán)焊縫，筒形件在環(huán)焊縫部位強(qiáng)度降低，該筒形件工作環(huán)境為高溫高壓，存在較大的安全隱患。在兩節(jié)正向旋壓筒形件組焊加工中，需要增加環(huán)向焊縫探傷、機(jī)械打磨、退火等工序，增加了制造成本。

現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)主要是薄壁小錐度筒形件正向旋壓成形與薄壁直筒形件反向旋壓成形兩種。薄壁小錐度筒形件正向旋壓成形技術(shù)成熟，但是存在以下不足：1、成形設(shè)備所需行程較長(zhǎng)、造價(jià)昂貴，一般企業(yè)無(wú)法負(fù)擔(dān)；2、薄壁小錐度筒形件長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，旋壓模具制造難度較大，模具成本較高。薄壁直筒形件反向旋壓成形技術(shù)成熟，并且已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，但僅用于薄壁直筒形件成形，不具備薄壁小錐度筒形件旋壓成形能力。正向旋壓成形與反向旋壓成形結(jié)合進(jìn)行小錐度薄壁筒形件旋壓加工技術(shù)還未進(jìn)行相關(guān)研究。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的加工成本高、正向旋壓成形技術(shù)與反向旋壓成形技術(shù)結(jié)合方法沒(méi)有用于薄壁小錐度筒形件的不足，本發(fā)明提出了一種小錐度筒形件復(fù)合旋壓加工方法。

1.一種小錐度筒形件復(fù)合旋壓加工方法，其特征在于，具體過(guò)程是：

步驟1，制作模胎體：

所述模胎體為中空回轉(zhuǎn)體，分為安裝段和工作段。所述工作段的圓周表面為工作面；該工作面為錐面，并且該工作面的半錐角根據(jù)公式1確定：