[发明专利]大型横高筋薄壁环件多道次多向旋轧成形方法

说明书

本发明涉及一种大型横高筋薄壁环件多道次多向旋轧成形方法，包括以下步骤：S1、将环形毛坯和环形推板套在约束模上，关于环形毛坯轴向中面对称的两旋轮分别与毛坯两端面紧密接触，使约束模和环形毛坯之间产生作用力，保证约束模能带动环形毛坯和旋轮稳定旋转；S2、约束模绕自身轴线做旋转运动，并带动环形毛坯和旋轮绕各自轴线做旋转运动，同时两旋轮沿轨迹做进给运动，使环形毛坯产生连续局部塑性变形直至整体成形；S3、当成形件形状为目标横高筋薄壁环件时，约束模停止转动，两旋轮退回到初始位置，并通过环形推板将制得的目标横高筋薄壁环件从约束模上推出。本发明通过多道次局部成形大型横高筋薄壁环件，具有显著的节能节材、降低生产成本、提高生产率、减小成形力的效果。

技术领域

本发明涉及异形截面环件的精密轧制成形方法，更具体地说，涉及一种大型横高筋薄壁环件多道次多向旋轧成形方法。

背景技术

在航空、航天等制造领域，结构轻量化是减少能源消耗、提升飞行器续航能力的重要途径。因此，飞机、火箭、飞船等重大装备上广泛应用了大量的薄壁结构件，例如机舱、机翼、发动机外罩。为了提高这些结构件的强度，通常在其表面上设有加强筋。大型横高筋薄壁环件作为飞机、火箭等重型装备上典型的核心承载构件，对其成形精度和性能要求极其苛刻。对于这类大型横高筋薄壁环件，目前主要有焊接、铆接、切削三种方法。焊接方法是先分开制造薄壁矩形环件与加强筋，再将加强筋焊接在矩形环件上，但焊接方法性能差、成本高，难以满足高端装备高性能制造的要求。铆接方法也是先分开制薄壁矩形环件与加强筋，再用大量铆钉将加强筋和矩形环件铆接在一起。铆接方法不仅增加了构件的重量，还降低了加强筋和矩形环件之间的连接强度。切削方法是对矩形截面环形毛坯进行车削加工，从而加工出目标大型横高筋薄壁环件。但是，切削方法存在材料利用率低、零件回弹变形大、金属流线不连续等问题，使零件的成形精度和力学性能大大降低。塑性成形工艺具有显著的节能节材、加工效率高、成形性能优异等特点，逐渐成为高端装备结构件整体制造的主要发展趋势。受零件外形尺寸限制，采用传统的锻造方法很难成形出这类大型横高筋薄壁环件。因此，迫切需要找到一种有效的塑性成形方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种大型横高筋薄壁环件多道次多向旋轧成形方法，，显著地改善了大型横高筋薄壁环件内部组织和力学性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种大型横高筋薄壁环件多道次多向旋轧成形方法，包括以下步骤：

S1、将环形毛坯和环形推板套在约束模上，关于环形毛坯轴向中面对称的两旋轮分别与毛坯两端面紧密接触，使约束模和环形毛坯之间产生作用力，保证约束模能带动环形毛坯和旋轮稳定旋转；

S2、约束模绕自身轴线做旋转运动，并带动环形毛坯和旋轮绕各自轴线做旋转运动，同时两旋轮沿轨迹做进给运动，使环形毛坯产生连续局部塑性变形直至整体成形，其成形分三个阶段：

S21、第一成形阶段；通过控制两旋轮运动轨迹和进给速度，对环形毛坯的侧壁进行多道次轴向旋轧成形；旋轧过程中，两旋轮沿轴向从环形毛坯两端向中间运动，侧壁处产生轴向压缩、径向延伸的塑性变形，从而在环形毛坯的外周面上形成一条横筋；

S22、第二成形阶段；通过控制两旋轮运动轨迹和进给速度，对第一阶段挤出的横筋进行多道次径向旋轧成形；旋轧过程中，横筋厚度逐渐减小、高度逐渐增加，从而达到预设的形状；

S23、第三成形阶段；通过控制两旋轮运动轨迹和进给，对环形毛坯的横筋以外部分进行多道次轴向旋轧成形；旋轧过程中，两旋轮沿轴向从环形毛坯横筋向两端运动，横筋以外部分厚度不断减薄、轴向高度逐渐增加，从而达到预设的尺寸要求；

S3、当成形件形状为目标横高筋薄壁环件时，约束模停止转动，两旋轮退回到初始位置，并通过环形推板将制得的目标横高筋薄壁环件从约束模上推出。