[发明专利]大径厚比大弓高比封头冲旋成型装置及冲旋方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大径厚比大弓高比封头冲旋成型装置及冲旋方法。

背景技术

航天工业加工封头最常用的一种方法是瓜瓣式拼接成型方法，即将一个大型封头分成若干瓣，先将各分辨逐一冲压成形，再采用氩弧焊或搅拌摩擦焊拼接成一个整体封头。航天工业的发展，对构件的结构尺寸、精度及整体性能提出更加苛刻的要求。实现这类构件的大尺寸、薄壁化、轻量化及整体成形成为制造工艺的新趋势。这种瓜瓣式拼接成型加工方法冲压成形过程中在保证各分瓣性能的一致性方面存在困难，同时由于焊接工艺始终存在焊缝，焊缝与母材的力学性能会存在一定的差异，薄壁构件也大大增加了焊接工艺的困难。

目前国内利用有模旋压法（模压法）能成功旋制直径约为                                                2000mm，径厚比少于300的封头,但是随着工件径厚比增加到约为400时，工件表面在旋制成形过程中局部区域产生起皱失稳，严重时甚至开裂导致封头制造失败。

旋压技术的发展给封头制造提供了新工艺方法，1.有模封头旋压法即利用芯模加旋轮将工件逐点碾压，使金属板材产生塑性变形从而达到成形封头的目的。2.二步法封头旋压，分压鼓和翻遍两道工序，压鼓是采用冲压的方法利用压鼓机将圆形平板工件由里向外冲压，每冲压一次操作机将工件转动一个角度，直至冲压成形；翻边是将有模旋压中的芯模换内旋压辊（成形辊），配合外旋压辊（压力轮）将第一步压鼓得到的半成品旋压成封头形。现有这两种方法都是采用大尾顶将工件的中心约束在芯模上，主轴带动芯模和工件转动，旋轮将工件沿碾压成形。目前国内运用有模旋压法最大能够旋制直径约为2000mm，径厚比不超过300的封头曲面构件,当工件径厚比增加到400时，工件表成形过程中局部区域产生起皱失稳，严重时边缘产生翘曲或波浪式起皱。

发明内容

针对现有有模旋压工艺（工件中心约束，周边为自由端），在加工大径厚比大弓高比薄壁封头过程中极其容易起皱、翘曲等失稳现象，本发明特提供一种工件周边约束的大径厚比大弓高比封头冲旋装置及冲旋方法。

一种工件周边约束的薄壁大弓高封头旋压成形装置，包括立柱1、横梁2、顶梁3、旋轮架4、液压伸缩杆5、旋轮6、垂直丝杠7、垂直步进电机8、水平丝杠9、水平步进电机10、环形压板11、工件12、螺栓13、筒形模具14、旋转台15、蜗杆16、涡轮17、圆柱滚子轴承18、套筒19、推力球轴承20、底座21、平衡导行轮22，其中，门架由顶梁3连接左右两立柱1组成，在两立柱中央位置留有矩形长凹槽，在凹槽内安装了垂直丝杠7及直线步进电机8，垂直丝杠7下端连接直线步进电机；旋转台上方安装筒形模具14，旋转台15的旋转主轴通过圆柱滚子轴承18、套筒19、推力球轴承20安装在底座21上；平衡导行轮22安装在底座21上；平衡导行轮22安装在底座21上，横梁连接左右两边的垂直丝杠，位于顶梁下方；横梁左右两立柱之间，中点的左右两侧分别装有一个旋轮架4；旋轮架下方设有旋轮6；

所述横梁内安装有两套水平电机10和水平丝杠9，左右两水平丝杠通过螺栓和轴承固定在横梁内，在丝杠末端通过联轴器与水平电机输出轴连接，分别用于控制左右旋轮架水平方向的进给；

所述筒形模具上方通过环形压板11和螺栓13紧密装卡工件12，成形对工件12周边的有效约束；

所述旋转台15的旋转主轴与蜗轮17连接，蜗杆16与涡轮17配合传递调节旋转台转速；通过调节电机的转速，实现对不同转速的需求。

所述平衡导行轮22共4个，均匀安装在底座21的一确定圆周上，与旋转台导向槽接触，起导向作用，防止旋转台旋转过程中左右摆动。

所述旋轮架内安装液压伸缩杆5，液压伸缩杆可以改变旋轮的伸出长度。

所述旋轮6，为不同圆角半径旋轮或不同形状旋轮。

所述筒形模具可以更换的，改变模具的大小可实现不同直径封头的加工，这对实现一机多尺寸封头生产是非常有益的。

具体旋压方法为：将工件12固定在筒形模具14上，旋轮6按封头母线轨迹进给，挤压工件12，逐渐将工件成形12’形状；工件在旋压过程中随旋轮6进给向不断向筒形模具14底部凸，两个旋轮在工件上表面，分别从工件的左右两周边向中心沿对称弧形进给挤压工件，工件在冲旋过程中随旋轮进给形成于旋轮轨迹一致的曲面形状，经多道次冲旋，最终精密创成高质量封头12’’。