CN105312380A - 一种用于大型贮箱上翻边孔成形的装置及成形方法 - Google Patents

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张文忠
李�杰
张国威
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Abstract

一种用于大型贮箱上翻边孔成形的装置及成形方法。本发明涉及大型液体贮箱制造技术，具体涉及在贮箱箱体上或者在构成贮箱的零件如封头、筒段上，加工各种翻边孔的成形方法。贮箱箱底整体制造导致贮箱翻边孔的成形使用现有的加工方法很困难。旋压成形后零件具有壁厚不均匀的特点，使常规的压力机成形方法也无法适应。本发明提供一种用于大型贮箱或整体封头上的翻边孔的成形方法。对于完成整体结构后制翻边孔和大型封头上的翻边孔成形具有良好的成形效果；解决了常规方法不能完成的成形问题。

Description

一种用于大型贮箱上翻边孔成形的装置及成形方法
技术领域
本发明涉及大型液体贮箱制造技术，具体涉及在贮箱箱体上或者在构成贮箱的零件如封头、筒段上，加工各种翻边孔的成形装置及方法。
背景技术
运载火箭贮箱箱底多为椭球或球形底，由于我国铝合金材料质量和旋压技术发展水平的限制，运载火箭贮箱箱底的制造仍采用零件拼焊的方式完成。而美国的Atlas系列、日本H2B火箭的贮箱箱底已应用整体旋压成形技术。
贮箱箱底整体制造导致贮箱翻边孔的成形使用现有的加工方法很困难。对于瓜瓣和顶盖上的翻边孔可以用压力机完成，而整体箱底尺寸巨大，一般在2m～10m的直径，翻边孔无法用压力机加工。另外，旋压成形后零件具有壁厚不均匀的特点，使常规的压力机成形方法也无法适应。
随着对产品可靠性要求的不断提高，整体箱底成形技术的攻克，翻边孔成形成为急待解决的关键技术。由此而提出了用磁脉冲成形方法解决大型贮箱变壁厚整体箱底上的翻边孔成形。
采用多个零件用焊接方法拼焊起来的封头，其上的翻边孔可以在零件状态下制造，以目前的设备能力和工艺技术来说，不存在问题。而如果封头是无焊缝的整体箱底或面积超过1m2的大型钣金零件上，加工翻边孔结构是常规方法很难实现的。其难点在于：(1)尺寸大，压力机台面小，无法容纳包括成形模具在内的翻边装置；(2)由于翻边孔的位置多位于偏离封头中心部位，整体贮箱状态下，无法采用压力机成形的方法；(3)按现有制造技术水平，整体旋压成形的封头，由于壁厚不均匀，使常规方法也无法加工翻边孔。因此，翻边孔加工问题成为实现大型贮箱整体封头急待解决的关键问题。
磁脉冲成形技术是利用电磁原理将电能经过电容器积蓄后瞬间释放，并转化为电磁力作用于导电性能良好的金属材料使其发生变形的一种制造技术，具有高速、能量大、无污染、小回弹、节能、环保等优点。磁脉冲成形技术原理：由220v或380v的电源通过增压变压器将电压提高到1kv～20kv，给电容器组充电，然后通过放电器进行放电，在线圈线圈周围产生感应磁场，进而在试件内产生感应电流，通过磁场的相互作用产生相互排斥的磁场力，使试件产生塑性变形。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种用于大型贮箱或整体封头上的翻边孔的成形装置及方法。
本发明的技术方案如下：一种用于大型贮箱上翻边孔成形的装置，包括阴模、法兰盘、定位块、定位销、心轴、垫板、磁脉冲线圈、电极连接端、绝缘网格，心轴为棒状的长轴结构，其下端穿过支架与圆盘状垫板，并通过螺母A套装圆盘状垫板固定，磁脉冲线圈安装在被加工零件与支架之间，磁脉冲线圈的左端连接电极连接端，电极连接端为长柄状结构，在磁脉冲线圈与定位块之间安装绝缘网格，绝缘网格包围在心轴四周，定位块套装在心轴上，通过定位销将被加工零件定位固定，心轴穿过法兰盘并通过螺母B将法兰盘固定在定位块上方，阴模与法兰盘为同心圆盘，阴模位于法兰盘外侧。
还包括压板，所述压板为圆盘状，心轴上端穿过压板，并通过螺母C将压板固定，压板位于阴模与法兰盘的上方。
一种大型贮箱上翻边孔成形方法，包括以下步骤
步骤一：用焊接方法拼焊加工大型贮箱，用旋压方法加工整体封头；
步骤二：在待翻边贮箱上开一个预制孔，此预制孔直径的大小根据下述公式确定，
d＝D–R(π-2)+S(2-π/2)–2H
公式中D为翻边孔内径；
R为翻边孔圆角半径；
S为待翻边零件厚度；
Н为翻边孔圆柱段高度；
d为预制孔直径。
步骤三：加工磁脉冲线圈，其结构依据成形的翻边孔直径大小、厚度而定，模具采用淬火到HRC38～42的普通45#钢；
步骤四：依次将垫板、支架盘套装在心轴上，将定位块、定位销安装在线圈上，然后放置在待翻边部位的一侧，并将电极连接端连接到线圈左端，将绝缘网格缠绕在心轴四周，依次安装螺母A、法兰盘、阴模，并用螺母B固定，最后安装压板，用螺母C紧固完成装配。
步骤五：将磁脉冲线圈与设备接通，磁脉冲设备放电使贮箱上的翻边孔成形。
所述步骤五中的设备放电电压在5～20kV、放电能量在10～25kJ、放电次数1～2次，所用的磁脉冲设备最高充电电压20kv，频率25～40kH，能量25～50kJ。
本发明的显著效果在于：对于完成整体结构后制翻边孔和大型封头上的翻边孔成形具有良好的成形效果；解决了常规方法不能完成的成形问题。
附图说明
图1为本发明所述的大型贮箱翻边孔的装置示意图
图2为大型贮箱翻边孔和外部连接结构示意图
图3为带翻边孔的大型贮箱箱底示意图。
图中：1压板、2阴模、3法兰盘、4定位块、5定位销、6心轴、7垫板、8螺母A、9磁脉冲线圈、10支架盘、11电极连接端、12绝缘网格、13螺母B、14螺母C
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1～图2所示，本发明所述的一种用于大型贮箱上翻边孔成形的装置，包括阴模2、法兰盘3、定位块4、定位销5、心轴6、垫板7、磁脉冲线圈9、电极连接端11、绝缘网格12，其中，心轴6为棒状的长轴结构，其下端穿过支架10与圆盘状垫板7，并通过螺母A8套装圆盘状垫板7固定，磁脉冲线圈9安装在被加工零件与支架10之间，磁脉冲线圈9的左端连接电极连接端11，电极连接端11为长柄状结构，在磁脉冲线圈9与定位块4之间安装绝缘网格12，绝缘网格12包围在心轴6四周，定位块4套装在心轴6上，通过定位销5将被加工零件定位固定，心轴6穿过法兰盘3并通过螺母B13将法兰盘3固定在定位块4上方，阴模2与法兰盘3为同心圆盘，阴模2位于法兰盘3外侧。压板1为圆盘状，心轴6上端穿过压板1，并通过螺母C14将压板1固定，压板1位于阴模2与法兰盘3的上方。
本发明所述的大型贮箱上和整体旋压封头上翻边孔的成形方法，其中待翻边零件材料为包括5A06、2219在内的各种铝合金，板材厚度小于10mm，翻边孔直径60～250mm；其包括如下步骤：
步骤一：用焊接方法拼焊加工大型贮箱，用旋压方法加工整体封头；
步骤二：在待翻边贮箱上开一个预制孔，此预制孔直径的大小根据下述公式确定，
d＝D–R(π-2)+S(2-π/2)–2H
公式中D为翻边孔内径；
R为翻边孔圆角半径；
S为待翻边零件厚度；
Н为翻边孔圆柱段高度；
d为预制孔直径；
步骤三：加工磁脉冲线圈，其结构依据成形的翻边孔直径大小、厚度而定，模具采用淬火到HRC38～42的普通45#钢；
步骤四：依次将垫板7、支架盘10套装在心轴6上，将定位块4、定位销5安装在线圈9上，然后放置在待翻边部位的一侧，并将电极连接端11连接到线圈9左端，将绝缘网格12缠绕在心轴6四周，依次安装螺母A8、法兰盘3、阴模2，并用螺母B13固定，最后安装压板1，用螺母C14紧固完成装配；
步骤五：将磁脉冲线圈与设备接通，磁脉冲设备放电使贮箱上的翻边孔成形。设备放电电压在5～20kV、放电能量在10～25kJ、放电次数1～2次，所用的磁脉冲设备最高充电电压20kv，频率25～40kH，能量25～50kJ。

Claims (4)

1.一种用于大型贮箱上翻边孔成形的装置，其特征在于：包括阴模(2)、法兰盘(3)、定位块(4)、定位销(5)、心轴(6)、垫板(7)、磁脉冲线圈(9)、电极连接端(11)、绝缘网格(12)，心轴(6)为棒状的长轴结构，其下端穿过支架(10)与圆盘状垫板(7)，并通过螺母A(8)套装圆盘状垫板(7)固定，磁脉冲线圈(9)安装在被加工零件与支架(10)之间，磁脉冲线圈(9)的左端连接电极连接端(11)，电极连接端(11)为长柄状结构，在磁脉冲线圈(9)与定位块(4)之间安装绝缘网格(12)，绝缘网格(12)包围在心轴(6)四周，定位块(4)套装在心轴(6)上，通过定位销(5)将被加工零件定位固定，心轴(6)穿过法兰盘(3)并通过螺母B(13)将法兰盘(3)固定在定位块(4)上方，阴模(2)与法兰盘(3)为同心圆盘，阴模(2)位于法兰盘(3)外侧。
2.根据权利要求1所述的一种用于大型贮箱上翻边孔成形的装置，其特征在于：还包括压板(1)，所述压板(1)为圆盘状，心轴(6)上端穿过压板(1)，并通过螺母C(14)将压板(1)固定，压板(1)位于阴模(2)与法兰盘(3)的上方。
3.一种大型贮箱上翻边孔成形方法，其特征在于：包括以下步骤
步骤一：用焊接方法拼焊加工大型贮箱，用旋压方法加工整体封头；
步骤二：在待翻边贮箱上开一个预制孔，此预制孔直径的大小根据下述公式确定，
d＝D–R(π-2)+S(2-π/2)–2H
公式中D为翻边孔内径；
R为翻边孔圆角半径；
S为待翻边零件厚度；
Н为翻边孔圆柱段高度；
d为预制孔直径。
步骤三：加工磁脉冲线圈，其结构依据成形的翻边孔直径大小、厚度而定，模具采用淬火到HRC38～42的普通45#钢；
步骤四：依次将垫板(7)、支架盘(10)套装在心轴(6)上，将定位块(4)、定位销(5)安装在线圈(9)上，然后放置在待翻边部位的一侧，并将电极连接端(11)连接到线圈(9)左端，将绝缘网格(12)缠绕在心轴(6)四周，依次安装螺母A(8)、法兰盘(3)、阴模(2)，并用螺母B(13)固定，最后安装压板(1)，用螺母C(14)紧固完成装配。
步骤五：将磁脉冲线圈与设备接通，磁脉冲设备放电使贮箱上的翻边孔成形。
4.根据权利要求4所述的一种大型贮箱上翻边孔成形方法，其特征在于：所述步骤五中的设备放电电压在5～20kV、放电能量在10～25kJ、放电次数1～2次，所用的磁脉冲设备最高充电电压20kv，频率25～40kH，能量25～50kJ。
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