[发明专利]小直径多台阶变壁厚圆筒的精密旋压加工方法

说明书

本发明公开了一种小直径多台阶变壁厚圆筒的精密旋压加工方法，其先将旋压坯料的锻环或钢管退火或球化退火处理，后精车出旋压坯料；正向旋压芯模安装，旋压坯料装模，并用尾顶固定；采用数控三旋轮旋压机，第一道次旋压开坯；旋压坯料中间去应力退火；采用数控三旋轮旋压机，第二道次旋压和第三道次旋压；旋压坯料中间去应力退火；采用数控三旋轮旋压机，第四道次旋压出1～5个台阶和第五道次旋压出6～9个台阶，得到满足工艺要求的多台阶变壁厚圆筒。本发明旋压尺寸精度高，稳定性好，工艺流程简单，操作简单，产品质量稳定可控，材料利用率高，既降低生产成本，又能缩短生产周期。

技术领域

本发明涉及固体火箭发动机燃烧室壳体生产技术，具体地指一种小直径多台阶变壁厚圆筒的精密旋压加工方法。

背景技术

在固体火箭发动机中需要用到燃烧室壳体，燃烧室壳体内灌装动力药柱，为发动机的飞行提供动力。在固体火箭发动机燃烧室壳体制造领域，高强度钢是我国目前发动机壳体制造领域的主导材料。为了提高导弹武器的打击范围及突防能力，要求火箭发动机为导弹武器提供更大的射程和速度，要求壳体结构紧凑，以减小壳体比重，增加弹药比重，提高武器威力。高强度钢在退火状态下具有较好的延伸率和断面收缩率，塑性加工效果好的优势，可以用于冷态旋压。但变壁厚圆筒的旋压一直是旋压的技术难点。实际生产中一般通过精确计算和控制旋压过程中的金属流动，调整工艺参数和旋轮轨迹，实现对不同部分尺寸和位置度的控制，同时还必须考虑由于多种减薄率、旋轮轨迹等多种因素，防止在过渡区域出现各种缺陷。

现有某型号小直径多台阶变壁厚细长圆筒，采用反向旋压方式成形，其工艺流程为：锻造制坯→旋压→中间退火→旋压→旋压→中间退火→旋压→旋压→检验→超声检测→退火→油封包装入库。目前这种方法存在以下问题：1)反向旋压的圆筒台阶长度尺寸、圆筒壁厚、直径均很难满足精度要求，产品质量不稳定，只能用于相关飞行试验，不能正式使用；2)工艺流程复杂；3)材料利用率低。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种小直径多台阶变壁厚圆筒的精密旋压加工方法，该方法制的的产品尺寸精度高，质量稳定可控，材料利用率高，工艺流程简单，既降低生产成本，又能缩短生产周期。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种小直径多台阶变壁厚圆筒的精密旋压加工方法，包括以下步骤：

1)按旋压工艺要求精车出锻环(1)，然后在所述锻环(1)后端焊接堵板并将所述锻环(1)装夹到位；

2)在数控旋压机上将所述锻环(1)进行第一道次旋压开坯；主轴转速50～60rpm，进给比1.8～2.0mm/r，道次减薄率19～25％，形成一旋筒段(2)；

3)继续在数控旋压机上将所述一旋筒段(2)进行第二道次旋压；主轴转速50～60rpm，进给比1.8～2.0mm/r，道次减薄率38.8％，用超声波测厚仪测量厚度后进行第三道次旋压，形成二旋筒段(3)；

4)接着在数控旋压机上将所述二旋筒段(3)进行第四道次旋压；旋压时主轴转速50～60rpm，进给比1.8～2.0mm/r，道次减薄率26.6％，形成具有1～5个台阶的三旋筒段(4)；

5)最后在数控旋压机上将所述三旋筒段(4)进行第五道次旋压；旋压时主轴转速50～60rpm，进给比1.2～1.4mm/r，道次减薄率20％～49％，形成具有6～9个台阶的小直径多台阶变壁厚圆筒(5)。

进一步地，所述步骤2)中，第一道次旋压开坯完成后，对所述一旋筒段(2)脱模，进行中间去应力退火，消除旋压加工应力。

进一步地，所述步骤3)中，第三道次旋压完成后，对所述二旋筒段(3)脱模，进行中间去应力退火，消除旋压加工应力。

进一步地，所述步骤1)中，所述锻环(1)采用高强度钢或超高强度钢锻环或厚壁钢管，经退火或球化退火，晶粒度≥4级，单边壁厚≥20mm，精车后表面粗糙度≥1.6μm。