[发明专利]一种基于激光开槽和热滚压的筒件加强筋的加工工艺

说明书

本发明公开了一种基于激光开槽和热滚压的筒件加强筋的加工工艺，属于筒体加工领域。本发明基于激光开槽和热滚压的筒件加强筋的加工工艺，通过激光开槽和滚压热加工的方式实现了筒体件的内筋加工，综合利用了材料切割和塑性加工。该工艺加工效率高、无焊缝质量好、节约材料和能量、生产成本低。本发明采用感应加热的方式，加热区域为圆筒形坯料需要加工位置的内表面，感应加热具有加热效率高、趋肤效应明显特点，仅加热了内侧材料，使得内侧材料温度升高、塑性增强，而外层材料依然保持较低温度、承载能力高、热变形小。通过该方法减少了材料变形抗力、提高了材料的塑性变形能力，并避免了切割沟槽开裂问题，利于获得高精度工件。

技术领域

本发明属于筒体加工领域，尤其是一种基于激光开槽和热滚压的筒件加强筋的加工工艺。

背景技术

带有复杂加强筋的大型薄壁筒体是运载火箭燃料箱、发动机壳体的主要组成部分。此类零件具有直径大、壁厚薄、加工精度和质量要求高的特点，内筋呈纵向、环向或者交叉分布，制造难度极大，为典型的航天工业卡脖子技术。

目前，国内外仅有两种有效的方法加工此类零件，“滚弯成形+化学铣削+焊接”或“高速数控铣削+等距压弯成形+焊接”的工艺路线，两种工艺均存在工艺复杂、生产效率低、质量难以保证、成本高、材料和能量浪费严重等不足。而传统的芯模旋压工艺等技术在生产此类大型件时，需要使用带有内型的大型模具，而模具成本过高、适应性差。单一的冷塑性加工或者热塑性加工会导致设备吨位过大、产品精度不足等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于激光开槽和热滚压的筒件加强筋的加工工艺。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于激光开槽和热滚压的筒件加强筋的加工工艺，包括以下步骤：

(1)将筒状坯料安装于分瓣筒状外模的内部，将激光切割头伸入筒状坯料内部，在筒状坯料内部进行激光开槽，得到分布有纵向沟槽的激光开槽筒体；

其中，激光开槽的沟槽的数目与目标加强筋数目相同；

(2)将纵向轧筋辊和感应加热器伸入激光开槽筒体的内部，纵向轧筋辊的齿尖对准激光开槽筒体上的沟槽，之后进行滚压热加工；

滚压热加工的操作如下：

开启感应加热器，感应加热器将激光开槽筒体内侧材料加热至再结晶温度以上，纵向轧筋辊沿激光开槽筒体径向进行自转，挤压激光开槽筒体的内侧材料，同时，分瓣筒状外模进行自传带动筒状坯料进行转动；

分瓣筒状外模和纵向轧筋辊的旋转同步进行，且两者的方向和转速均相同；

待纵向轧筋辊径向进给到目标位置后，重复以上操作，直至开槽筒体的内筋全部加工出来，得到滚压加强筋筒体；

分瓣筒状外模和纵向轧筋辊停止转动后，感应加热器停止加热；分离纵向轧筋辊和滚压加强筋筒体，取下滚压加强筋筒体。

进一步的，步骤(1)中在筒状坯料内部进行激光开槽的具体操作为：

激光切割头自筒状坯料一端向另一端移动，在筒状坯料上加工出一道沟槽；

每完成一道沟槽的加工，分瓣筒状外模带动筒状坯料转动预设角度，使得激光器切割头正对着下一道沟槽加工位置；

如此重复，直到加工完所有沟槽，得到激光开槽筒体。

进一步的，步骤(2)之后还包括步骤(3)：

将纵向轧筋辊替换为校形用纵向轧筋辊，重复步骤(2)的滚压热加工，得到纵向筋筒体。

进一步的，在步骤(1)中改变激光切割器的加工轨迹，得到分布有纵横向沟槽的激光开槽筒体；