[发明专利]一种蓄压器壳体的分步式成形装置及方法

说明书

本发明属于大型异形回转体制备技术领域，并具体公开了一种蓄压器壳体的分步式成形装置及方法，其包括凸模组件、凹模组件及压边组件，凸模组件包括拉深凸模和翻边凸模，拉深凸模的中心开设有通孔，其通过螺杆与上模板相连，螺杆上套装有弹簧，翻边凸模的一端置于通孔内，另一端通过凸模固定板安装在上模板上，凸模固定板与拉深凸模之间设置有刚性支撑柱，凹模组件包括与拉深凸模和翻边凸模实现配合的凹模，压边组件设置在该凹模上；成形时，先通过拉深凸模拉深成形出蓄压器壳体的球面，再通过翻边凸模完成翻边成形出蓄压器壳体的直壁。本发明利用一套模具实现了蓄压器壳体的成形，具有成本低，成形质量高的优点。

技术领域

本发明属于大型异形回转体制备技术领域，更具体地，涉及一种蓄压器壳体的分步式成形装置及方法。

背景技术

如今，在航空航天领域，结构轻量化和材料轻量化的需求越来越多，为了降低能量消耗、减少环境污染，密度小、比强度高的铝合金越来越多的应用于航空航天领域。蓄压器壳体属于一种注气式蓄压器的下壳体结构件，为典型的回转体零件，主要用于新一代运载火箭阀门动力系统中。蓄压器在工作时需要承受一定的内压，要求该壳体零件具有较高的强度和刚度，抗变形能力强。同时为了方便后续该零件与管道的焊接，上、下直壁区域的圆整度要得到充分的保证。

蓄压器壳体零件包含整体球面特征和上下的直壁特征，整体尺寸较大，下部翻边高度较高。现有制造工艺一般采用先分瓣成形，然后将瓜瓣焊接成为整体的方法，然而此种方法在焊接后零件变形较大，无法保证最终工件的圆整度，会影响到后续与管道的连接。也有采用整体凸模直接拉深的方法制备蓄压器壳体零件，但通过有限元模拟发现采用整体凸模直接拉深蓄压器壳体零件时，其下端圆角部分的应力较大，板料会发生严重不均匀变形，有较高的破裂风险。

基于上述现有制造工艺的缺陷，提出了采用拉深-翻边结合的方式成形蓄压器壳体零件，以保证零件的质量，且根据模拟分析发现采用带预制孔的圆形板坯成形该零件效果最好。但目前一般采用两套模具分别进行拉深与翻边，其成本较高，且工件拆卸及再次工装会造成加工误差，影响最终的成形质量。

发明内容

针对现有技术中整体成形中，两套模具成本过高、两次工装定位误差较大等问题，本发明提出了一种蓄压器壳体的分步式成形装置及方法，其通过对关键组件如凸模组件、凹模组件及压边组件的结构及具体装配关系的研究与设计，实现了利用一套模具成形蓄压器壳体的目的，相对于现有工艺中的两套模具节约了成本，同时也避免了采用两套模具时，两次工装造成定位误差，可有效保证制件的成形质量，具有成本低，成形质量高的优点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种蓄压器壳体的分步式成形装置，其包括凸模组件、凹模组件及压边组件，其中：

所述凸模组件包括拉深凸模和翻边凸模，所述拉深凸模的中心开设有通孔，其通过螺杆与上模板相连，该螺杆上套装有弹簧，所述翻边凸模的一端置于所述拉深凸模的通孔内，另一端通过凸模固定板安装在所述上模板上，该凸模固定板与所述拉深凸模之间还设置有刚性支撑柱，通过该刚性支撑柱使得拉深凸模和翻边凸模两者构成刚性的整体；所述凹模组件包括与所述拉深凸模和翻边凸模实现配合的凹模，所述压边组件设置在该凹模上，用于夹持待成形板料；

成形时，凸模组件下行，通过拉深凸模及凹模的共同作用在待成形板料上拉深成形出蓄压器壳体的球面，然后凸模组件上行，并卸下刚性支撑柱以使得拉深凸模和翻边凸模可相对运动，接着凸模组件下行，当拉深凸模接触到板料时，由于凹模的限制作用拉深凸模无法继续下行，连接在拉伸凸模和凸模固定板之间的弹簧被压缩，拉伸凸模起到弹性压边圈的作用，而翻边凸模则继续下行以完成翻边进而成形出蓄压器壳体的直壁。

作为进一步优选的，所述压边组件包括紧固板、垫板和压边圈，所述垫板和压边圈置于紧固板和凹模之间，该紧固板、垫板和凹模三者固连在一起，所述紧固板内设置有用于调节压边圈的压边力大小的螺钉。