[发明专利]一种筒形薄壁结构的成形方法

说明书

本发明提出了一种筒形薄壁结构的成形方法，利用旋压机旋压成形，具体包括加工带有工艺环的毛坯件，并退火消除应力，利用压料环将毛坯件固定在模具内，通过调整旋轮与模具的间隙、控制进给率，对毛坯件正向旋压，使毛坯件逐点连续减薄并拉长成形，对成形件加工切去工艺环和长度方向余量，达到产品要求。本发明的成形方法，材料利用率高，成型过程容易控制，模具结构简单，生产效率高，实现了批量生产，满足了装备使用要求。

技术领域

本发明涉及一种筒形薄壁结构的成形方法，特别是一种带有加强筋的筒形薄壁结构的成形方法。

背景技术

带有加强筋的筒形薄壁结构是武器装备零部件常用的结构形式，可提高零件刚度、强度，减轻重量。该结构其内外型面一般以薄壁直筒形形面为主，带环向内加强筋，薄壁壁厚一般在1.5mm～3mm，直径一般为Φ300mm～Φ600mm，结构复杂，加工难度大、材料利用率低、合格率低。例如，采用锻件车铣加工，其材料利用率仅为10-20％左右，同时由于壁厚很薄，刚度非常低，机械加工困难，难以满足批量生产的需求；采用铸造加工，虽然材料利用率得到提高，但对于厚度只有1.5mm～3mm的零件，由于铸造砂眼、疏松等各种铸造缺陷的影响，零件合格率很低，且机械性能无法满足使用要求。因此，对于带加强筋的筒形薄壁壳体类零件，首选的成形方法为旋压成形工艺。目前对于这类结构加工采用的都是外旋压工艺。采用外旋压成形工艺，模具置于零件内部，在旋压加工完成后，为了把旋制的零件卸下，芯模必须设计成分体式，且每加工一个零件，芯模必须装卸一次，只能单件生产，因此，加工周期长，效率极低。此外，由于零件带着模具进行外型面机加，脱模时需要进行加热，由于加热的温度均匀性控制难度大，脱模后零件产生变形，外型面精度降低，很难满足此类产品的精度要求。

发明内容

针对带有加强筋的筒形薄壁结构成形方法存在的加工周期长、效率低，容易变形等问题，本发明提出了一种筒形薄壁结构的成形方法，将待加工件放在模具中，利用旋压机旋轮从内侧旋压成形，主要包括以下步骤：

A.根据薄壁筒件成形尺寸，加工毛坯件，在毛坯件的一端加工形成外经大于毛坯件外径，且小于压料环外径的工艺环，进行去应力退火；

B.选择内径与毛坯件外径相匹配的模具，将毛坯件置于模具内，工艺环卡在模具端面处，利用压料环将工艺环固定压紧，以保证毛坯件在模具内的轴向固定；

C.根据成形件加强框、蒙皮段和加强筋壁厚计算获得的材料变形反弹量，调整旋压机旋轮与模具间隙，以保证成形件的壁厚精度；

D.利用体积变形方法计算获得成形件加强框、蒙皮段和加强筋之间连接斜坡各拐点轴向和径向位置，调整各拐点的旋压坐标；

E.利用C和D确定的旋轮与模具间隙和各拐点的旋压坐标，编制旋压程序，通过正旋方式，逐点连续成形，依次完成加强框、蒙皮段和加强筋的旋压成形；

F.旋压成形后，将成形件从模具中取出，削去工艺余量，制成需要的带有加强筋的薄壁筒件。

所述模具的内径略大于毛坯件的外径，根据毛坯件内旋压时的胀径程度和成形件的尺寸要求确定。

压料环的内径不小于毛坯件的外径，最好与模具的内径相同。利用螺钉、圆柱销和螺旋压紧方式，将压料环与模具固定压紧。

对于需要作淬火强化处理的成形件，在淬火后自然时效硬化前，以正旋方式，逐点连续成形，依次完成加强框、蒙皮段和加强筋的旋压成形。

当旋压加工的减薄量过大需要进行多道次旋压时，毛坯件在每道次旋压后进行去应力退火处理，并更换下一次的模具进行旋压，直至旋压成形。

每道次使用的模具内径应大于上一道次模具的内径，具体根据毛坯件每道次旋压的胀径程度和形成尺寸确定。