[发明专利]大型复杂构件分体式空间包络成形装备

说明书

本发明涉及一种大型复杂构件分体式空间包络成形装备，包括约束辊回转装置、轧辊装置和顶出装置；所述约束辊模具固定在约束辊回转装置的工作台上，约束辊回转装置带动约束辊模具绕中心轴转动；轧辊装置带动轧辊模具转动，轧辊装置还带动轧辊模具沿约束辊回转装置的轴向和径向方向移动；顶出装置带动顶料杆在约束辊回转装置的轴向方向运动，在成形结束后顶出构件。利用本发明大型复杂构件分体式空间包络成形装备可以实现大型复杂构件的近净成形，成形力小、能耗低、材料利用率高、加工效率高、构件性能好。

技术领域

本发明涉及大型构件成形装备领域，更具体地说，涉及一种大型复杂构件分体式空间包络成形装备。

背景技术

大型复杂构件在航空航天、船舶、风电、武器装备等领域具有重要的应用，其制造技术是国际高端装备制造技术研究的前沿。目前，大型复杂构件主要采用切削加工和焊接加工制造。切削加工材料利用率低、加工效率低、性能差，并且大型复杂薄壁构件在刀具切削过程中容易失稳，加工难度大。焊接加工不能实现大型复杂构件整体制造，只能将构件分开制造厚进行连接，焊接加工效率低，且焊缝严重削弱了大型复杂构件强度和服役性能。综上所述，切削和焊接加工无法满足大型复杂构件高性能、高效率、低成本制造要求。金属塑性成形是国际高性能、高效率、低成本制造技术，如果采用整体模锻成形大型复杂构件，不仅装备大、模具大、变形抗力大、模具和装备损害严重，而且还不能成形大型复杂构件。为了实现大型复杂构件近净成形制造，迫切需要发展连续局部塑性成形新工艺新装备。分体式空间包络成形是一种连续局部塑性成形新工艺，该工艺通过轧辊和约束辊的共同作用使构件产生连续局部塑性变形直至整体成形，成形力小、能耗低，轧辊尺寸远小于大型构件尺寸，且轧辊装置和约束辊装置相互独立，工艺柔性高。分体式空间包络成形是大型复杂构件制造新工艺，迫切需要发展大型复杂构件分体式空间包络成形装备。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种大型复杂构件分体式空间包络成形装备，有效解决了大型复杂构件成形制造装备技术难题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种大型复杂构件分体式空间包络成形装备，包括约束辊回转装置、轧辊装置和顶出装置；所述约束辊模具固定在约束辊回转装置的工作台上，约束辊回转装置带动约束辊模具绕中心轴转动；轧辊装置带动轧辊模具转动，轧辊装置还带动轧辊模具沿约束辊回转装置的轴向和径向方向移动；约束辊回转装置与轧辊装置相互独立，呈分体式；顶出装置带动顶料杆在约束辊回转装置的轴向方向运动，在成形结束后顶出构件。

上述方案中，所述约束辊回转装置包括第一电机、第一减速箱、侧轴、底座、侧轴齿轮、齿轮盘、工作台、主轴和轴承，第一电机通过第一联轴器和第一减速箱输入端相连，侧轴通过第一联轴器和第一减速箱输出端相连；侧轴齿轮通过花键和侧轴装配，并且和齿轮盘啮合。

上述方案中，所述工作台通过周向均匀分布的多个销钉固定在齿轮盘上，工作台上设有凹槽，约束辊模具通过多个外固定块和内固定块固定在工作台上，主轴通过沿周向方向均匀分布的多个内六角螺钉固定在底座上，并且通过两个轴承分别与齿轮盘和工作台装配。

上述方案中，所述轧辊装置位于约束辊回转装置一侧，轧辊装置包括轧辊、滑块、压下油缸、第二电机、第二联轴器、第二减速箱、底座和底座导轨，第二电机通过第二联轴器和第二减速箱输入端相连；滑块通过固定杆和压下油缸装配，轧辊装置的底座固定在底座导轨上，底座导轨的延长线经过约束辊回转装置的中心线，轧辊装置与约束辊回转装置相互独立。

上述方案中，所述轧辊分为两部分，轧辊的前部分用于成形构件上表面，轧辊的后部分轴穿过滑块内部，并通过第二联轴器和第二减速箱输出端相连。

上述方案中，所述顶出装置包括液压机、液压杆、上顶料杆、下顶料杆和顶料盘，顶料盘和沿周向均匀分布的多个下顶料杆通过内六角螺钉连接，每个下顶料杆正上方有一个对应的上顶料杆。

上述方案中，所述上顶料杆分为三个部分，上部分形状由约束辊模具的顶料孔形状确定，中间部分和下部分是阶梯形圆柱。