法兰约束旋压成型装置及工艺方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107497914A(43)申请公布日2017.12.22(21)申请号201710539060.4(22)申请日2017.07.04(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人于忠奇赵亦希刘若凡(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人郭国中(51)Int.Cl.B21D22/16(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称法兰约束旋压成型装置及工艺方法(57)摘要本发明提供了一种法兰约束旋压成型装置，包含旋轮、约束装置、尾顶以及芯模；其中旋轮与约束装置构成法兰约束机构，旋轮位于约束装置上端；约束装置包含直母线或者曲线轴对称辊轮结构；尾顶与芯模构成夹持单元。本发明还提供了一种利用上述的法兰约束旋压成型装置进行法兰约束旋压成型的工艺方法，包含以下步骤：步骤S1：将板料夹持在夹持单元上；步骤S2：将约束装置设置在板料的下侧；步骤S3：所述旋轮沿所述板料上的预设路径运动，完成所述板料的旋压成型。本发明提出了面向复杂结构件的薄板双面法兰约束的多道次旋压成型方案，解决了传统旋压中容易出现严重起皱的问题。CN107497914ACN107497914A权利要求书1/1页1.一种法兰约束旋压成型装置，其特征在于，包含旋轮、约束装置、尾顶以及芯模；其中旋轮与约束装置构成法兰约束机构，旋轮位于约束装置上端；约束装置包含直母线或者曲线轴对称辊轮结构；尾顶与芯模构成夹持单元。2.根据权利要求1所述的法兰约束旋压成型装置，其特征在于，还包含驱动系统，所述驱动系统包含以下模块：间隙调节模块：调节旋轮与约束装置之间间隙；进给模块：控制旋轮与约束装置的运动轨迹。3.一种利用权利要求1或2所述的法兰约束旋压成型装置进行法兰约束旋压成型的工艺方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤S1：将板料夹持在夹持单元上；步骤S2：将约束装置设置在板料的下侧；步骤S3：所述旋轮沿所述板料上的预设路径运动，完成所述板料的旋压成型。4.根据权利要求3所述的工艺方法，其特征在于，步骤S3中，驱动系统控制：--约束装置与旋轮在轴向与径向方向上保持同步进给；--约束装置与旋轮之间的间隙保持为定值。5.根据权利要求3所述的工艺方法，其特征在于，步骤S3中，约束装置按以下方式运动：--绕自身对称轴连续滚动运动；--沿轴向方向直线间歇式滑动运动。6.根据权利要求4所述的工艺方法，其特征在于，约束装置预设位置为旋轮对应板料位置的正下方；旋轮与约束装置构成的法兰约束机构对板料进行双面约束。7.根据权利要求5所述的工艺方法，其特征在于，所述约束装置与旋轮之间的间隙不大于板料厚度的1.5倍。2CN107497914A说明书1/4页法兰约束旋压成型装置及工艺方法技术领域[0001]本发明涉及板料塑性加工技术领域，具体地，涉及一种法兰约束旋压成型装置及工艺方法。背景技术[0002]旋压是板料单点的连续塑性成型方法，成型过程中板料被压在芯模上，随着摩擦力作用跟着机床主轴高速旋转，旋轮在控制系统的作用下沿预定轨迹运动，通过精确的位移控制，板料在旋轮作用下逐渐贴模成型，得到整体无缝的回转体构件。通过旋压工艺得到整体构件相对于拼焊成型具有成型精度高、残余应力小、生产成本低、柔性高等突出优点，因此广泛应用在压力容器、化工容器、火箭壳体、人造卫星等产品成型制造。[0003]随着运载装备的轻量化和整体化的设计需求，大型结构产品采用旋压整体成型制造，同时新的高强度材料不断被应用到旋压产品中。为此，目前旋压成型朝向大型化、薄壁化的方向发展。旋压属于大应变、非线性变形问题，成型过程复杂，对大型化高强度材料旋压过程，材料容易出现失稳起皱和开裂的问题，尤其是大径厚比薄壁构件加工。在大径厚比薄壁构件旋压过程中，随着旋轮的进给，由于法兰区周向压应力的逐渐增大以及整体较低的结构刚度，法兰区材料会开始出现波纹现象。这种波纹到成型后期，由于薄的板坯结构刚度不足，塑性变形引起的周向压应力积累到一定程度，板料周向压缩应力大于临界值，就会出现法兰起皱缺陷，导致后续旋压成型无法继续进行。为了防止旋压成型中出现法兰起皱缺陷，通常使用多道次成型，但是多道次成型带来工艺路径设计复杂，加工繁琐，以及随着道次增加导致的成型部分材料被拉薄严重的问题。除了多道次成型工艺外，利用法兰约束装置也是控制法兰起皱的一种有效方式，尤其对于薄壁构件，可以大幅增强法兰区结构刚度，增加材料抗起皱能力，扩大旋压成型窗口，减少成型道次。[0004]通过对现有技术的检索发现，在法兰约束旋压成型装置方面，专利文献CN104525671A公开了一种用于对带挡板的封头进行成型的装置以及成型方法。芯模上口直径100mm，下口直径