[发明专利]一种复杂网格筋环件的胀挤成形方法

说明书

技术领域

本发明属于装备制造技术领域，涉及一种复杂网格筋环件成形技术，具体涉及一种复杂网格筋环件的胀挤成形方法。

背景技术

环形构件(简称环件)是航空、航天和武器装备中常用的关键结构件。现代先进装备设计中，广泛采用表面带纵横交错加强筋的复杂网格筋环件，以减轻重量、保障强度、促进轻量化，但是这也给环件制造带来了很大困难。目前，此类网格筋环件通常是先通过锻造、轧环等方式整体塑性成形环件基体，然后再通过焊接、铆接等方式逐一连接成形网格筋。这种网格筋连接成形方式不仅效率低、成本高，而且筋与基体连接部位的组织性能难以稳定保障，无法适应航空、航天和武器装备发展对关键零构件提出的高性能、高效率、低成本制造要求，因此迫切需要开发复杂网格筋环件成形新技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复杂网格筋环件的胀挤成形方法，它可以实现环件表面网格筋结构整体塑性成形，取代传统的连接成形，从而提高环件性能和制造效率，降低制造成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种复杂网格筋环件的胀挤成形方法，包括以下步骤：

S1、环坯设计：环坯高度与环件高度相等，环坯外半径比环件外半径小1～2mm，根据环坯与环件体积守恒原理，计算得到环坯内半径；

S2、胀挤模具设计：该胀挤模具包括用于成形环件网格筋的压挤模、用于驱动所述压挤模与环坯紧密接触的胀形块、用于限制环坯材料周向流动的套模以及用于限制环坯材料轴向流动的压板，所述压挤模设置在胀形块的外侧且设置在套模的内侧，所述压挤模采用弧形分瓣式结构，其包括多个弧形分瓣模，所述压挤模的工作型面结构尺寸与环件网格筋结构尺寸相对应，所述胀形块采用弧形分瓣式结构，其包括多个分瓣胀块；

S3、胀挤成形：将环坯和胀挤模具放在胀形机上安装定位，环坯具有网格筋的一面与压挤模的工作型面接触，胀形机的楔形滑块设置在胀形块内，启动胀形机，驱动楔形滑块从大径端向小径端运动，推动各个分瓣胀块沿径向向外运动，从而推动压挤模或环坯使两者紧密接触，使得环坯材料逐渐填充压挤模型腔使网格筋成形，当环坯材料完全充满压挤模型腔使网格筋完全成形后，胀挤过程结束，得到网格筋环件。

按上述技术方案，所述压挤模的瓣数与环件网格筋中的纵筋数量相等。

按上述技术方案，步骤S2中，压板设置在环坯上端面并通过活动插销固定其轴向位置。

按上述技术方案，当网格筋设置在环件内表面时，步骤S3中，环坯设置在压挤模与套模之间。

按上述技术方案，当网格筋设置在环件外表面时，步骤S3中，环坯设置在胀形块与压挤模之间。

按上述技术方案，步骤S3中，在放置环坯前，根据环坯尺寸、性能和设备吨位来确定是否需要对环坯进行预先加热，若坯料壁厚小、冷塑性好且设备吨位大，则对室温环坯直接胀挤成形，否则先将环坯加热至材料热成形温度范围后在胀挤成形。

按上述技术方案，当网格筋设置在环件内表面时，步骤S3中，胀挤过程结束后，取下压板，驱动楔形滑块回程，胀形块沿径向收回，带动压挤模与环件分离，顶出环件即可得到网格筋环件。

按上述技术方案，当网格筋设置在环件外表面时，步骤S3中，胀挤过程结束后，取下压板，驱动楔形滑块回程，胀形块沿径向收回，向上抽出套模，然后沿径向向外抽出压挤模与环件分离，顶出环件即可得到网格筋环件。

本发明，具有以下有益效果：本发明采用兼具胀形与挤压工艺特点的胀挤方法，通过合理的环坯和模具设计，利用胀挤塑性变形来实现环件表面网格筋整体成形，不仅效率高、成本低，而且消除了连接带来的局部组织性能不稳定性问题；此外，通过模具约束下的胀挤塑性变形，还可以精整环件形状尺寸，并且消减环件内部残余应力，从而提高环件尺寸精度及其稳定性。相比网格筋环件的传统制造方法，本发明具有提高制造效率、提升产品质量和降低生产成本的显著技术经济效果。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1a是本发明实施例中内网格筋环件的结构示意图；

图1b是本发明实施例中外网格筋环件的结构示意图；

图2a是本发明实施例中内网格筋环件的截面尺寸示意图；

图2b是本发明实施例中外网格筋环件的截面尺寸示意图；

图3是本发明实施例中环坯的截面尺寸示意图；

图4a是本发明实施例中内网格筋环件的弧形分瓣式压挤模的结构示意图；

图4b是本发明实施例中内网格筋环件的弧形分瓣式压挤模的剖视图；