[发明专利]一种带内筋薄壁构件的挤旋成形方法及成形工装

说明书

本发明涉及一种带内筋薄壁构件的挤旋成形方法及成形工装，包括：将待成形坯料套装在带沟槽的旋压模具上，将待成形坯料的第一端与旋压模具压紧；使用轴向约束环压紧待成形坯料的第二端，以在成形过程中调整对待成形坯料的轴向压力；带动待成形坯料转动，并对待成形坯料处于带沟槽的区域进行挤压成形以及在无沟槽的区域进行旋压成形；测量已成形的带内筋薄壁构件的内筋处的壁厚，对填充不满的区域进行局部校形。该带内筋薄壁构件的挤旋成形方法的目的是解决现有旋压工艺无法满足大筋高壁厚比构件成形的问题。

技术领域

本发明涉及金属塑性成形技术领域，具体涉及一种带内筋薄壁构件的挤旋成形方法及成形工装。

背景技术

随着航空航天和武器系统等高技术产业的迅速发展，先进航天器、火箭、卫星及导弹急需大量采用结构效益十分显著的大型复杂整体薄壁壳体，以减轻质量和提高整体性能。为了减轻飞行器质量、提高可靠性、增加有效载荷，火箭、导弹上广泛使用带加强筋的大型薄壁铝合金筒形壳体。目前国内普遍采用铣削壁板-弯曲-焊接的工艺加工带网格筋的薄壁筒体，其加工过程涉及高速精密铣削加工、高精度弯曲成形及纵缝焊接三个主要的工序，存在焊缝性能不均匀、性能损失、加工周期长、材料利用率低等问题。

旋压工艺是一种能够高精度、高性能成形大尺寸薄壁回转体构件的整体塑性成形技术，具有材料利用率高、加工成本低、能够提高材料性能等优点。旋压工艺可应用于带网格筋的薄壁筒体的成形，目前国内有课题组采用分瓣芯模设计的旋压成形工艺制造出带内筋结构的薄壁筒体构件，该工艺能够消除或者大幅减少网格筋构件的加工工序，提高生产效率，降低生产制造成本，同时由于采用整体成形的方式，构件的结构强度和刚度有比较显著的提高。但是传统的旋压工艺成形网格筋薄壁筒体有其局限性，其中最主要的就是网格筋构件在多道次旋压中极易产生筋部填充部位断裂、腹板部位鼓起等缺陷。因此旋压成形网格筋薄壁构件只能一道次成形，而一道次旋压成形件的筋高壁厚比很难达到1.5以上，难以满足日益提高的轻量化需求。

常规薄壁筒体旋压成形过程中，坯料安装在芯模上并跟随芯模旋转，旋轮对坯料施加径向和轴向压力，是坯料径向壁厚减薄、轴向高度延长，成形出大高度的薄壁构件。

在带内筋薄壁成形过程中，变形区金属主要沿径向和轴向两个方向流动，其中金属径向流动充填网格筋部分，轴向流动增加工件长度。由于径向流动只在芯模有沟槽的少部分区域，因此金属流动仍以轴向流动为主，而变形区金属径向流动不足，导致筋部出现欠填充等缺陷。对于网格筋的旋压成形，无法采用多道次旋压成形的方法，否则已成形的内筋发生轴向移动，易于出现内筋折断等缺陷。

因此，发明人提供了一种带内筋薄壁构件的挤旋成形方法及成形工装。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种带内筋薄壁构件的挤旋成形方法及成形工装，解决了现有旋压工艺无法满足大筋高壁厚比构件成形的技术问题。

(2)技术方案

本发明提供了一种带内筋薄壁构件的挤旋成形方法，包括以下步骤：

将待成形坯料套装在带沟槽的旋压模具上，将所述待成形坯料的第一端与所述旋压模具压紧；

使用轴向约束环压紧所述待成形坯料的第二端，以在成形过程中调整对所述待成形坯料的轴向压力；

带动所述待成形坯料转动，并对所述待成形坯料处于带沟槽的区域进行挤压成形以及在无沟槽的区域进行旋压成形；

测量已成形的带内筋薄壁构件的内筋处的壁厚，对填充不满的区域进行局部校形。

进一步地，所述将待成形坯料套装在带沟槽的旋压模具上，将所述待成形坯料的第一端与所述旋压模具压紧，具体为：

将所述待成形坯料套装在带沟槽的旋压模具上，使用尾顶将所述待成形坯料的第一端与所述旋压模具压紧。