CN105710182B - 一种长筒件板材旋压成形方法 - Google Patents
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Abstract
一种长筒件板材旋压成形方法，首先选取原材料，选取设备舱制造原材料为2024铝合金板料，而后根据旋压件成形前后体积不变原理，按照设备舱长度、外径、壁厚及添加工艺余量，计算得旋压圆板毛坯片径与厚度，在确定旋压模具加工精度双边跳动量，选定旋压机参数；在室温条件下，对旋压圆板毛坯进行室温旋压成形工件试制，得旋压成形工件坯体；当旋压成形工件坯体表面出现深度不一的凹陷时，将室温成形改为加热旋压成形，同时对旋压模具进行加热，以克服材料变形抗力，得旋压成形工件；采用圆板毛坯成形较大长径比筒形件，以减少对挤压成形的无缝金属管坯使用，从而降低了制造成本，简化工艺过程，提高了零件合格率高。
Description
技术领域
本发明涉及筒形件旋压成形技术领域，尤其涉及一种长筒件板材旋压成形方法。
背景技术
飞行器设备舱是典型性的薄壁长圆筒件，属于需强力减薄的长径比较大(一般指2＜长径比＜10)的筒形件，特别是后端面有一倾角较大、长10mm斜台部分的圆筒件制备，坯料与模具间的间隙难确定，常出现零件成形后与模具不贴合、零件缺料的情况，因此需反复进行样件试制来选取此参数，且对板材毛坯在旋轮的挤压下坯料流动并逐渐减薄贴紧芯模造成较大困难；对此常规工艺方法主要有两种：一种是使用金属筒坯旋压成形，而对于有较高精度要求的零件，金属筒坯在旋压成形前还需进行粗车、精车的工艺处理；另一种是使用平板毛坯滚弯成筒形后再焊接制成旋压筒坯，但是坯料上有一纵向焊缝；同时使用金属筒坯旋压成形薄壁筒形件，无缝金属筒坯一般是挤压成形，需成形模具，成本高，采购周期长，且筒坯旋压前还需粗车、精车，增加了毛坯预制工序；此外，使用平板毛坯滚弯焊接制成旋压筒坯，对焊缝质量要求高，否则旋压过程中焊缝易破裂，进而导致零件无法成形，而旋压成形时，为方便成形后的零件脱模，在坯料与芯模间须留有一定间隙，间隙小则不利脱模，间隙值大则在坯料流动过程中难以贴模，造成零件缺料，产品合格率较低。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种长筒件板材旋压成形方法，以解决上述背景技术中的缺点。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种长筒件板材旋压成形方法，具体步骤如下：
1)选取原材料，选取设备舱制造原材料为2024铝合金板料，且设备舱长径比＞2，典型壁厚为4mm，等壁厚结构；
2)计算旋压圆板参数，根据旋压件成形前后体积不变原理，将选取的原材料按照步骤1)中设备舱长度、外径、壁厚及添加工艺余量，计算得旋压圆板毛坯片径与厚度；
3)确定旋压模具加工精度双边跳动量，用以调整待加工的旋压圆板毛坯与旋压模具间隙；
4)选定旋压机参数，根据旋压件终态特征及零件材料特点，选定旋压机的旋轮圆角半径、主轴旋转速度、进给率参数；
5)室温试制，在室温条件下，对旋压圆板毛坯进行室温旋压成形工件试制，得旋压成形工件坯体；
6)修改成形方案，当旋压机的旋轮进给两道次后，旋压成形工件坯体表面出现深度不一的凹陷，且随旋轮道次增加，凹陷数量增加，深度增大，旋压成形工件坯体材料边缘出现破裂，此时，将室温成形改为加热旋压成形，并确定旋压模具与旋压成形工件坯体预热温度、旋压成形温度；
7)加热成形，对旋压成形工件坯体采用加热旋压成形，同时对旋压模具进行加热，以克服材料变形抗力；并在旋压过程中，采用燃气火焰补热，以保持旋压成形工件坯体在旋压过程中的温度始终处于材料旋压成形温度区间内，且对旋压成形工件坯体加工时一边拉深一边减薄，加工时长不超过15分钟，得旋压成形工件。
在本发明中，步骤2)中，计算得旋压圆板毛坯片径φ485mm，厚度9mm。
在本发明中，步骤3)中，旋压模具加工精度双边跳动量0.05mm，待加工的旋压圆板毛坯与旋压模具间隙由0.1mm调整为0.3mm。
在本发明中，步骤4)中，选定旋压机参数：主轴旋转速度500～800r/min、进给率1.0～4.0。
在本发明中，步骤6)中，旋压模具与旋压成形工件坯体预热温度为350～380℃，旋压成形温度320℃。
在本发明中，步骤7)中，对旋压模具采用电加热管进行加热，并对旋压模具温度采用带K型热电偶的控制箱控制。
在本发明中，步骤7)中，对旋压成形工件坯体预热，采用电阻炉加热。
在本发明中，步骤7)中，旋压模具与旋压成形工件坯体之间的温度采用表面温度计监控。
有益效果：本发明采用圆板毛坯成形较大长径比筒形件，特别是后端面有一倾角较大、长10mm斜台部分的圆筒件，以减少对挤压成形的无缝金属管坯使用，从而降低了制造成本，简化工艺过程，提高了零件合格率高，有效解决了制造设备舱使用无缝金属筒坯成本高，而使用平板毛坯滚弯焊接焊缝质量难控的问题。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施例，进一步阐述本发明。
一种长筒件板材旋压成形方法，具体步骤如下：
1)选取原材料，设备舱制造原材料为2024铝合金板料，且设备舱长径比＞2，典型壁厚为4mm，等壁厚结构；
2)计算旋压圆板参数，根据旋压件成形前后体积不变原理，将选取的原材料按照步骤1)中设备舱长度、外径、壁厚及添加工艺余量，计算得旋压圆板毛坯片径φ485mm，厚度9mm；
3)确定旋压模具加工精度双边跳动量，以调整旋压圆板毛坯与旋压模具间隙，其中，旋压模具加工精度双边跳动量0.05mm，旋压圆板毛坯与旋压模具间隙由0.1mm调整为0.3mm；
4)选定旋压机参数，根据旋压件终态特征及零件材料特点，选定旋压机参数：主轴旋转速度500～800r/min、进给率1.0～4.0；
5)室温试制，在室温条件下，对旋压圆板毛坯进行室温旋压成形工件试制，得旋压成形工件坯体；
6)修改成形方案，当旋压机的旋轮进给两道次后，旋压成形工件坯体表面出现深度不一的凹陷，且随道次增加，凹陷数量增加，深度增大，旋压成形工件坯体材料边缘出现破裂，此时，将室温成形改为加热旋压成形，2024铝合金板料旋压成形温度区间窄，确定模具与旋压成形工件坯体预热温度为350～380℃，旋压成形温度320℃；
7)加热成形，对旋压成形工件坯体采用加热旋压成形，以克服材料变形抗力，得旋压成形工件；对旋压模具采用电加热管进行加热，并对旋压模具温度采用带K型热电偶的控制箱控制；对旋压成形工件坯体预热，采用电阻炉加热实现；同时在旋压过程中，采用燃气火焰补热，以保持旋压成形工件坯体在旋压过程中的温度始终处于材料旋压成形温度区间内，旋压模具与旋压成形工件坯体之间的温度采用表面温度计监控；且对旋压成形工件坯体加工时一边拉深一边减薄，加工时长9分钟。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种长筒件板材旋压成形方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)选取原材料，选取设备舱制造原材料为2024铝合金板料，且设备舱长径比＞2，典型壁厚为4mm，等壁厚结构；
2)计算旋压圆板参数，根据旋压件成形前后体积不变原理，按照步骤1)中设备舱长度、外径、壁厚及添加工艺余量，计算得旋压圆板毛坯片径与厚度；
3)确定旋压模具加工精度双边跳动量；
4)选定旋压机参数，根据旋压件终态特征及零件材料特点，选定旋压机的旋轮圆角半径、主轴旋转速度、进给率参数；
5)室温试制，在室温条件下，对旋压圆板毛坯进行室温旋压成形工件试制，得旋压成形工件坯体；
6)修改成形方案，当旋压机的旋轮进给两道次后，旋压成形工件坯体表面出现深度不一的凹陷，且随旋轮道次增加，凹陷数量增加，深度增大，旋压成形工件坯体材料边缘破裂，此时，将室温成形改为加热旋压成形，并确定旋压模具与旋压成形工件坯体预热温度、旋压成形温度；旋压模具与旋压成形工件坯体预热温度为350～380℃，旋压成形温度320℃；
7)加热成形，对旋压成形工件坯体采用加热旋压成形，同时对旋压模具进行加热，以克服材料变形抗力；并在旋压过程中，采用燃气火焰补热，以保持旋压成形工件坯体在旋压过程中的温度始终处于材料旋压成形温度区间内，且对旋压成形工件坯体加工时一边拉深一边减薄，加工时长不超过15分钟，得旋压成形工件。
2.根据权利要求1所述的一种长筒件板材旋压成形方法，其特征在于，步骤2)中，计算得旋压圆板毛坯片径φ485mm，厚度9mm。
3.根据权利要求1所述的一种长筒件板材旋压成形方法，其特征在于，步骤3)中，旋压模具加工精度双边跳动量0.05mm，待加工的旋压圆板毛坯与旋压模具间隙由0.1mm调整为0.3mm。
4.根据权利要求1所述的一种长筒件板材旋压成形方法，其特征在于，步骤4)中，选定旋压机参数：主轴旋转速度500～800r/min、进给率1.0～4.0。
5.根据权利要求1所述的一种长筒件板材旋压成形方法，其特征在于，步骤7)中，对旋压模具采用电加热管进行加热，并对旋压模具温度采用带K型热电偶的控制箱控制。
6.根据权利要求1所述的一种长筒件板材旋压成形方法，其特征在于，步骤7)中，对旋压成形工件坯体预热，采用电阻炉加热。
7.根据权利要求1所述的一种长筒件板材旋压成形方法，其特征在于，步骤7)中，旋压模具与旋压成形工件坯体之间的温度采用表面温度计监控。
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