[发明专利]一种锥形变壁厚薄壁构件的尺寸精确控制方法

说明书

本发明提供了一种锥形变壁厚薄壁构件的尺寸精确控制方法，包括切削加工、软模整形、油浴处理等步骤，使锥形变壁厚薄壁构件尺寸精度高、几何对称性好、应力值低，在使用和长储过程中尺寸变化微小，能显著提升综合使用性能。

技术领域

本发明属于金属热处理技术领域，具体地说是一种锥形变壁厚薄壁构件的尺寸精确控制方法，通过切削加工+软模整形+油浴处理方法，解决锥形变壁厚薄壁构件尺寸精度及稳定性控制的技术难题。

背景技术

目前，制造锥形变壁厚薄壁构件的材料主要有：铜、铁、贫铀、铜合金等，其中纯铜材料密度高(8.93g/cm³)、塑性好(伸长率≥50％)、声速大(4700m/s)、熔点高(1083℃)，同时材料成形性能好(塑性变形极限95％以上)、储藏丰富、价格便宜，能够满足商业使用要求。

现有锥形变壁厚薄壁构件塑性成形工艺以冲压、旋压、温挤压为主，这些工艺有以下不足：一是冲压工艺属于局部加载成形，板材各向异性严重，在变形弱区存在混晶组织，角度偏差达到±10′、内外锥壁面直线度0.04mm～0.09mm；二是旋压织构不对称(极密度值达到10)、组织不均，内锥与芯模贴合度不高，不圆度达到0.1mm、旋压痕迹0.04mm～0.1mm；三是温挤压+切削加工工艺，内部晶粒随温度的升高而迅速长大，且表面氧化严重，再经过切削加工得到零件，内表面质量不高(粗糙度3.2μm以上)、刀痕严重(达到0.1mm)，是影响综合使用性能的关键。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种锥形变壁厚薄壁构件的尺寸精确控制方法，包括切削加工、软模整形、油浴处理等步骤，使锥形变壁厚薄壁构件尺寸精度高、几何对称性好、应力值低，在使用和长储过程中尺寸变化微小，能显著提升综合使用性能。

本发明是通过下列技术方案实现：一种锥形变壁厚薄壁构件的尺寸精确控制方法，经过下列工艺步骤实现：

(1)锥形壳体件准备：采用多道次冷挤压成形的铜锥形壳体件，有单锥形、双锥形、偏心亚半球结构，经过再结晶热处理+冷挤压精确整形，图1为典型的锥形构件。

采用现代材料测试方法，铜锥体平均晶粒尺寸5μm～8μm，内锥表面粗糙度Ra(0.04～0.2)μm，内锥角度偏差≤2′。

(2)半精密切削加工：将步骤(1)所得铜锥体，装夹于图2所示的切削加工工装上，以锥形件内型面为定位基准，进行半精密切削加工，数控车床转速 500r/min～800r/min、进刀量0.1mm～0.5mm，锥面壁厚余量0.1mm～0.3mm(图 3)。

(3)软模整形：将步骤(2)所得坯件，放入图4所示的整形软模中，在一定压力作用下，进行多道次软模整形。

(4)油浴处理：将步骤(3)所得坯件，放入80℃～120℃恒温油浴池中，锥形件在油浴池中振动频率400Hz～1000Hz，处理时间(2～6)小时。

(5)精密切削加工：将步骤(4)所得坯件，装夹于图2所示的切削加工工装上，以锥形件内型面为定位基准，进行精密切削加工，数控车床转速800 r/min～1200r/min、进刀量0.03mm～0.1mm，如图5所示。

所述步骤(2)中锥面壁厚余量0.1mm～0.3mm，根据形状结构、尺寸，进行精密切削加工余量的预留，为后续软模整形、精密切削加工工步作准备。

所述步骤(3)中软模整形道次间的作用力，根据坯件表面积(一般尺寸5 分米²～20分米²)来确定，单位面积压力2MPa～8MPa。

所述步骤(3)中进行多道次软模整形，根据壁厚1mm～4mm，壁厚越大软模整形道次就越多，一般进行(4～12)次整形。