CN109262211A - 一种球形气瓶制造方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属成形领域，具体涉及一种球形气瓶制造方法及其装置，其特征是利用固定模具、定位工装将底部呈半球形的薄壁桶形旋压毛坯固定在旋压机上，通过加热旋压工艺将旋压毛坯除底部外的部分加工成半球形，进而和半球形底部构成完整球形气瓶。本技术方案可以将一块薄壁板材通过旋压成形加工成球形气瓶整体，解决传统球形气瓶制造中使用半球焊接方式存在焊缝的问题，本案方法制造的球形气瓶的承压更强，薄壁板材旋压成型的方法，与现有技术中通过对一个厚毛坯锻造或者挤压最后制造出球形气瓶的过程相比，提高了材料的利用率，降低了制造成本，该种制造方法为整体成形，无焊缝，容器使用可靠性高，制造周期短，制造成本低。

Description

一种球形气瓶制造方法及其装置

技术领域

本发明属于金属成形领域，具体涉及一种球形气瓶制造方法及其装置。

背景技术

球形气瓶为压力容器，在军工领域及民品中广泛应用。目前球形气瓶制造方法通常是将金属原料锻造或挤压一个厚壁毛坯，经内外机械加工，形成一个半球，然后两个两个半球焊接在一起，形成一个完整的球形气瓶。这种传统的制造方法有以下缺点：存在焊缝，焊缝强度和球形容器本体相比最高也就能够达到90%，焊缝严重削弱球形压力容器的承压能力；浪费材料，锻造或者挤压过程中，材料利用率一般在10%左右，百分之九十的材料都变成废屑，且工序多，制造周期长，制造成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种球形气瓶制造方法及其装置，以解决现有技术中出现的制作周期长、成本高、耐压性能不好等技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于球形气瓶制造的装置，包括旋压机，与现有技术不同的是，还包括固定模具和定位工装，

所述固定模具设有内凹的半球面的内腔，内腔半径与球形气瓶外径一致，所述的定位工装呈圆柱状，圆柱外径与球形气瓶口部内径一致，定位工装一个端面为外凸弧面，半径与球形气瓶内壁半径一致，

工作时，固定模具固定在旋压机主轴上，其内腔朝向旋压机尾顶，定位工装外凸弧面端朝向旋压机主轴，另一端固定在旋压机尾顶，定位工装的中心线与旋压机主轴中心线重合。

基于上述的用于球形气瓶制造的装置的球形气瓶制造方法，包括如下步骤：

步骤一，制作旋压毛坯，选取与球形气瓶壁相同厚度的板状金属，使用冲压或者拉伸工艺将板状金属加工成底面外凸呈半球面的桶状的旋压毛坯，半球面外径与球形气瓶外径一致；

步骤二，安装固定模具和定位工装，在旋压机的主轴和尾顶上分别安装固定模具和定位工装；

步骤三，固定旋压毛坯，将旋压毛坯底部贴合于固定模具的内腔，旋压毛坯开口朝向旋压机尾顶，旋压机尾顶推动定位工装***旋压毛坯的内部直到底壁，将旋压毛坯压紧在定位工装的内腔；

步骤四，旋压成形，S1：将旋压毛坯开口端加热到1000-1150℃，并在后续的成形过程中持续补热以保持温度；S2：移动旋压机的旋轮到旋压毛坯的开口端外壁，通过主轴和旋轮的转动，对旋压毛坯的封口处进行缩颈旋压处理，旋轮向定位工装中心线给进，并执行半圆形轨迹，使旋压毛坯开口端部缓慢向定位工装靠近；S3：旋压毛坯开口端口内壁距离定位工装5-10mm时，将定位工装抽出，继续对旋压毛坯进行缩颈旋压，直至获得半椭球形的封头，S4：旋轮采用轴向和径向合成进给运动继续对封头表面进行光整旋压，直至将旋压毛坯的半椭球形部分旋压成半球形结构。

进一步，步骤四中，旋压机主轴以200～300rpm的转速运转。

本技术方案提供的球形气瓶制造方法及其装置，可以将一块薄壁板材通过旋压成形加工成球形气瓶整体，解决传统球形气瓶制造中使用半球焊接方式存在焊缝的问题，本案方法制造的球形气瓶的承压更强，薄壁板材旋压成型的方法，与现有技术中通过对一个厚毛坯锻造或者挤压最后制造出球形气瓶的过程相比，提高了材料的利用率，降低了制造成本，该种制造方法为整体成形，无焊缝，容器使用可靠性高，制造周期短，制造成本低。

附图说明

图1为实施例的制造球形气瓶的各部件装配结构剖面示意图；

图2为实施例球形气瓶旋压成形过程中的剖面结构示意图。

图中：1.固定模具2.定位工装；3.主轴；4.尾顶；5旋压毛坯；6.旋轮。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行具体说明。

一种用于球形气瓶制造的装置，包括旋压机，还包括固定模具1和定位工装2，

所述固定模具1设有内凹的半球面的内腔，内腔半径与球形气瓶外径一致，确保旋压毛坯5底部完全贴合固定模具1内腔，有利于固定模具1承接旋压毛坯5底部和固定旋压毛坯5。

所述的定位工装2呈圆柱状，圆柱外径与球形气瓶口部内径一致，保证定位工装2方便地从已经收口的球形气瓶内取出，且能够最大限度地保证球形气瓶口部直径精度，定位工装2一个端面为外凸弧面，弧面半径与球形气瓶内壁半径一致，确保定位工装2贴合旋压毛坯5底部的内壁，

工作时，固定模具1固定在旋压机主轴3上，其内腔朝向旋压机尾顶4，定位工装2外凸弧面端朝向旋压机主轴3，另一端固定在旋压机尾顶4，定位工装2的中心线与旋压机主轴3轴线重合。

基于上述的用于球形气瓶制造的装置的球形气瓶制造方法，包括如下步骤：

步骤一，制作旋压毛坯5，选取与球形气瓶壁相同厚度的板状金属，使用冲压或者拉伸工艺将板状金属加工成底面外凸呈半球面的桶状的旋压毛坯5，半球面外径与球形气瓶外径一致；

步骤二，安装固定模具1和定位工装2，在旋压机的主轴3和尾顶4上分别安装固定模具1和定位工装2；

步骤三，固定旋压毛坯5，参照图1，将旋压毛坯5底部贴合于固定模具1的内腔，旋压毛坯开口朝向旋压机尾顶，旋压机尾顶4推定位工装2***旋压毛坯5的内部直到底壁，将旋压毛坯5固定在固定工装1的内腔内；

步骤四，旋压成形，参照图2，S1：将旋压毛坯5开口端加热到1000-1150℃，并在后续的成形过程中持续补热以保持温度；S2：移动旋压机的旋轮6到旋压毛坯5的开口端外壁，通过主轴3和旋轮6的转动，对旋压毛坯5的封口处进行缩颈旋压处理，旋轮6向定位工装2中心线给进，并执行半圆形轨迹，使旋压毛坯5开口端部缓慢向定位工装2靠近；S3：旋压毛坯5开口端口内壁距离定位工装5-10mm时，将定位工装2抽出，继续对旋压毛坯5进行缩颈旋压，直至获得半椭球形的封头，S4：旋轮6采用轴向和径向合成进给运动继续对封头表面进行光整旋压，直至将旋压毛坯5的半椭球形部分旋压成半球形结构。

步骤四中，旋压机主轴以200～300rpm的转速运转。

Claims (3)

1.一种用于球形气瓶制造的装置，包括旋压机，其特征为，还包括固定模具和定位工装，

所述固定模具设有内凹的半球面的内腔，内腔半径与球形气瓶外径一致，

所述的定位工装呈圆柱状，圆柱外径与球形气瓶口部内径一致，定位工装一个端面为外凸弧面，外凸弧面半径与球形气瓶内壁半径一致，

工作时，固定模具固定在旋压机主轴上，其内腔朝向旋压机尾顶，定位工装外凸弧面端朝向旋压机主轴，另一端固定在旋压机尾顶，定位工装的中心线与旋压机主轴中心线重合。

2.一种基于权利要求1所述的用于球形气瓶制造的装置的球形气瓶制造方法，其特征为，包括如下步骤：

步骤一，制作旋压毛坯，选取与球形气瓶壁相同厚度的板状金属，使用冲压或者拉伸工艺将板状金属加工成底面外凸呈半球面的桶状旋压毛坯，半球面外径与球形气瓶外径一致；

步骤二，安装固定模具和定位工装，在旋压机的主轴和尾顶上分别安装固定模具和定位工装；

步骤三，固定旋压毛坯，将旋压毛坯底部贴合于固定模具的内腔，旋压毛坯开口朝向旋压机尾顶，旋压机尾顶推动定位工装***旋压毛坯的内部直到底壁，将旋压毛坯压紧在定位工装的内腔；

步骤四，旋压成形，S1：将旋压毛坯开口端加热到1000-1150℃，并在后续的成形过程中持续补热以保持温度；S2：移动旋压机的旋轮到旋压毛坯的开口端外壁，通过主轴和旋轮的转动，对旋压毛坯的封口处进行缩颈旋压处理，旋轮向定位工装中心线给进，并执行半圆形轨迹，使旋压毛坯开口端部缓慢向定位工装靠近；S3：旋压毛坯开口端口内壁距离定位工装5-10mm时，将定位工装抽出，继续对旋压毛坯进行缩颈旋压，直至获得半椭球形的封头；S4：旋轮采用轴向和径向合成进给运动继续对封头表面进行光整旋压，直至将旋压毛坯的半椭球形部分旋压成半球形结构。

3.根据权利要求2所述的球形气瓶制造方法，其特征为，步骤四中，旋压机主轴以200～300rpm的转速运转。