[发明专利]一种带网格筋筒形构件柔性复合成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带网格筋筒形构件柔性复合成形方法。

背景技术

带网格筋筒形构件是新型航天和武器装备关键的高性能轻量化构件，该类构件以铝合金轻质材料为主，直径大壁厚薄、表面带有纵横交错的网格筋结构，属于材料难变形、结构难成形特殊构件。此类构件的传统制造方式通常是先通过旋压等塑性成形方式或者板料弯曲焊接成形方式来获得无缝或有缝筒形基体，然后再对其表面进行筋条焊接和切削加工获得网格筋结构。以焊接和切削加工为主的网格筋加工方式，不仅效率十分低下，而且大量的焊缝对网格筋强度和整体构件性能造成了明显限制和潜在危害。针对带筋筒形构件精密成形问题，目前已经开展相关技术研究并形成公开报道，例如，采用旋压、挤压等塑性加工方法直接成形表面筋条，从而取代筋条焊接加工，有效提高了加工效率和产品性能。但是，从已报道的情况分析可知，这些新方法目前还存在很多局限性。首先，它们只用于成形简单的内表面横筋或纵筋结构，还未涉及复杂的网格筋结构，而且工艺过程复杂，技术要求高，容易产生各种成形缺陷；其次，它们的成形尺寸范围受到设备加工能力的限制，目前只适用于直径1米左右的中小型筒形件；再者，它们需要借助专用的设备和模具，而由于专用设备加工范围的限制，不同规格的产品需要不同的设备和模具，投入高。由于这些技术局限性，上述方法对于大型薄壁带网格筋筒形构件似乎无能为力，因此迫切需要研发大型薄壁带网格筋筒形构件高性能、高效率、低成本成形新技术，以满足先进航天和武器装备发展需求。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种带网格筋筒形构件柔性复合成形方法，通过利用压挤、卷弯和焊接常规成形方式复合，可实现不同尺寸规格的带内、外网格筋筒形构精密、高效、低成本、柔性成形，从而提高产品质量和加工效率、降低制造成本。

为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种带网格筋筒形构件柔性复合成形方法，包括如下步骤：

步骤一、根据目标构件尺寸选择合适尺寸规格的平板坯料，并设计与目标构件的网格筋结构相匹配的压挤凸模，设计与平板坯料和压挤凸模尺寸相匹配的导料侧板；

步骤二、将压挤凸模和导料侧板安装到压力机相应位置，再将平板坯料沿导料板安放至压力机的工作台上；

步骤三、压力机驱动压挤凸模向下运动压挤与其工作面接触的平板坯料压挤出局部网格筋结构；压挤凸模回程，推料装置推动平板坯料沿导料侧板向前送进；反复重复上述步骤，直至在整块平板坯料上压挤出整体网格筋结构,获得平面网格板；

步骤四、将步骤三获得的平面网格板放至三辊卷弯机上，然后合理控制上、下辊运动，先对平面网格板的两端分别进行预弯成形，然后再对其进行卷圆，其中，具体为：首先向上移动左下辊对平面网格板左端进行预弯，然后上辊顺时针旋转，左下辊向下移动，让平面网格板向左移动合适距离，再向上移动右下辊对平面网格板右端进行预弯，最后调整下辊至合适位置，上辊旋转对预弯后的平面网格板进行卷圆，获得用于成形筒形构件的曲面网格板；

步骤五、将步骤四获得的曲面网格板沿纵向焊合，最终获得完整的带网格筋筒形构件，即得到目标构件。

作为上述技术方案的优选实施方式，本发明实施例提供的带网格筋筒形构件柔性复合成形方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：

作为上述技术方案的改进，在本发明的一个实施例中，所述步骤一后，根据平板坯料尺寸性能和设备吨位来确定是否需要对坯料进行预先加热，坯料厚度小且冷塑性好且设备吨位大，可直接压挤，反之可加热后压挤。

作为上述技术方案的改进，所述步骤一中根据目标构件尺寸选择合适尺寸规格的平板坯料为：平板坯料宽度等于目标构件高度，平板坯料长度等于目标构件圆周长度，平板坯料厚度等于目标构件体积除以圆周长度。

作为上述技术方案的改进，压挤凸模由底板上设有若干与目标构件的网格筋结构相匹配的小凸块组成，压挤凸模的横向宽度B等于平板坯料的宽度，纵向长度L由设备吨位和空间来确定，需满足压挤力能条件L≤F/Bσ_s，其中F是设备吨位，σ_s是材料的屈服强度。

作为上述技术方案的改进，导料侧板为矩形截面方块结构，其高度等于平板坯料的厚度，其宽度为(1.2～1.5)L，其中L为压挤凸模的宽度，工作时将导料侧板安装在平板坯料左右两侧。

作为上述技术方案的改进，在本发明的一个实施例中，所述步骤五中，在焊接前对筒形基体进行固定处理。