[发明专利]一种锥筒形薄壁零件制造方法

说明书

本发明公开了一种锥筒形薄壁零件制造方法，包括如下步骤：机加板状坯料、零件圆筒状结构铲旋成形、零件锥形薄壁结构剪切旋压成形、机加两端余量。本发明提供了一种生产周期短、原料利用率高、制造成品低的锥筒形薄壁零件制造方法。

技术领域

本发明属于塑性成形技术领域，涉及一种锥筒形薄壁零件制造方法，尤其涉及一种小端为圆筒状结构，喉部至大端为锥形的薄壁零件的制造方法。

背景技术

锥筒形薄壁零件的典型零件为火箭发动机内衬，材料主要为铜和铜合金，材料的一侧为装载液氢液氧的冷却管道，另一侧为高温燃气，在航空航天领域具有广泛应用。

近年来，随着航天事业的发展，火箭发动机生产交付数量日益增多，对锥筒形薄壁的火箭发动机内衬需求增加。目前，锥筒形薄壁零件由锻件经车削加工而成，该生产工艺逐渐暴露出以下问题：

(1)锻件采用大型液压机热模锻成形，锻造工艺流程复杂，生产周期长，交付周期1个月左右；

(2)采用锻件方案，机械加工余量大，原材料利用率仅为10％，原材料成本很高。

因此，亟需一种锥筒形薄壁零件制造方法，缩短生产周期，降低制造成本。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种锥筒形薄壁零件制造方法。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种锥筒形薄壁零件制造方法，包括如下步骤：

A、锥筒形薄壁零件板状坯料设计，根据锥筒形薄壁零件的尺寸计算出板状坯料的结构尺寸，然后将板材加工成板状坯料所需尺寸：

板状坯料凸台厚度

板状坯料凸台外圆d3＝(1.25～4)d1，

板状坯料厚度

板状坯料外圆d4＝d2+(1.5～3)(t₁-t₂)，

板状坯料内径D2＝(0.25～0.75)D1，

其中，d1为小端圆筒状结构外径，D1为小端圆筒状结构内径，t₀为喉部至大端锥形薄壁结构壁厚，θ为锥角，d2为大端外径；

B、锥筒形薄壁零件圆筒状结构铲旋成形，用带有圆角半径的旋轮沿着与旋转中的板状坯料轴线成一个角度的方向切入板面并作径向铲擀，使坯料分成两个部分，一部分不受铲擀力作用，留在原处不动；另外一部分被旋轮倾斜地铲擀而产生径向流动，可得到圆筒状结构；

C、锥筒形薄壁零件锥形薄壁结构剪切旋压成形，板状坯料被尾座盘压紧在芯模的端面上，并随同主轴一起旋转，旋轮向板状坯料作横向靠近，与芯模之间保持一定的间隙值，同时通过旋轮纵向进给运动作匀速运动，此时旋轮对板状坯料施加压力，使材料产生逐点轴向剪切变形并紧贴芯模上，可得到壁厚变薄的锥形薄壁结构；

D、机加锥筒形薄壁零件两端面余量。

作为优选方式，所述步骤B中，铲旋成形工艺参数如下：旋轮成形圆角r₁为0.5～3mm；旋轮旋转轴线与圆形板状毛坯轴线的夹角α₁，10≤α₁≤45°；旋轮径向进给速率f₁，f₁≤5mm/r；圆形板状毛坯的转速n₁，n₁≤50r/min。