大型薄壁球面封头件的无模分步旋压成形方法.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CN106984685A(43)申请公布日2017.07.28(21)申请号201710394315.2(22)申请日2017.05.29(71)申请人中南大学地址410000湖南省长沙市岳麓区中南大学(72)发明人李新和易兆祥魏准常士武曹权饶国举张坦(74)专利代理机构湖南省国防科技工业局专利中心43102代理人冯青(51)Int.Cl.B21D22/14(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图3页(54)发明名称大型薄壁球面封头件的无模分步旋压成形方法(57)摘要本发明涉及一种大型薄壁球面封头件旋压成形方法。该方法分为两步完成，第一步，将板坯周向法兰固定在筒形支座上，双旋轮从左右两侧沿锥形母线进给，将平面板坯挤压加工成为锥形件。第二步，在第一步的基础上，两个旋轮沿球型母线进给挤压锥形件，经多道旋压加工最终得到大型球面封头件。本方法在工程上可以实现大型球面封头件整体成形，消除原来使用瓜瓣焊接成形中的焊缝不稳定缺陷，提高封头强度。同时两步加工都在一个筒形支座上进行，节省了开模成本，并且使加工工艺流程更加简便。CN106984685ACN106984685A权利要求书1/1页1.大型薄壁球面封头件的无模分步旋压成形方法，无需芯模挤压，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤一，将板坯的法兰部位通过压边圈和螺栓固定在筒形支座上，在加工过程中，板坯随筒形支座和机床主轴做同步旋转运动，旋轮沿锥形件母线由左右向中心进给，将板坯加工为锥形件；步骤二，第一步加工所得到的锥形件，安装不变，旋轮沿球型母线分三道次进给，最终形成大型薄壁球面封头件；所述三道次进给，在一二道次进给中旋轮分别从中心向左右沿球形母线进给，在第三道次进给中旋轮由左右向中心沿球形母线进给。2.根据权利要求1所述的大型大型薄壁球面封头件的无模分步旋压成形方法，其特征在于，在步骤一和步骤二都不需要制作芯模来挤压，减少开模成本。3.根据权利要求1所述的大型大型薄壁球面封头件的无模分步旋压成形方法，其特征在于，所述锥形件旋压成形满足正弦规律，即旋压后锥形件壁厚均匀，旋压时板坯壁厚与旋压后锥形件壁厚的关系：t＝t0sinθ，t为旋压后锥形件的壁厚，t0为板坯的壁厚，θ为半锥角，金属材料塑性变形等体积原则，板坯的单元长方形面积a0b0c0d0与变形后的平行四边形面积abcd是相等的，得出锥形件壁厚是均匀的。2CN106984685A说明书1/2页大型薄壁球面封头件的无模分步旋压成形方法技术领域[0001]本发明涉及旋压成形工艺方法，特别是大型薄壁球面封头件的无模分步旋压成形工艺方法。背景技术[0002]燃料贮箱是运载火箭的主要结构性构件，是火箭的主要承载结构，大型薄壁贮箱的整体化，高精度制造是火箭运载能力取得进一步突破的关键性技术。[0003]随着中国航天工业的不断发展，火箭对大型封头件的需求越来越广，大型薄壁封头作为超大型运载火箭燃料贮箱的关键组成部件，对燃料贮箱的容量，强度起到了关键性作用，而传统的瓜瓣焊接的成形工件在焊缝处力学性能始终处于不稳定状态，传统的旋压加工方法极易产生局部减薄甚至加工破裂等缺陷。所以对大型薄壁封头件整体精密成形技术的深入研究，对我国航天工业的发展具有重大意义。[0004]现有的大型球面封头成形方法：1.分瓣拉弯拼焊成形分瓣拼焊采用“化整为零”成形思想，将一个封头分成6到8块分瓣，逐一冲压或拉形得到各分瓣，然后通过组焊将分瓣拼焊成一个封头。[0005]该工艺的缺点：焊接部位结构强度低，可靠性差；残余应力大，变形大，精度低；需要较大厚度，无法实现轻量化制造。[0006]2.封头冲旋成型。[0007]将板坯周向沿法兰固定在筒形芯模上，旋轮按封头母线进给，挤压工件，逐渐形成所需要的工件的成形方法该工艺的缺点：该方法属于将平面板坯直接加工为球面工件，其每道次的变形量过大，容易产生变形不均匀，不稳定的现象。[0008]3.分部精确成形方法。[0009]第一步：通过传统剪切旋压工艺将工件加工成锥形件。[0010]第二步：通过多约束旋压工艺，将锥形件法兰边和中心固定于球面芯模，通过旋轮和球面芯模共同作用旋压成形。[0011]该工艺的缺点：两步成形需要制造两次芯模，提高的加工成本。并且增加了加工工艺的复杂度，对两次安装的精度要求较高。发明内容[0012]针对上述成形方法的不足，在以上第一和第二两种方法的原有专利基础上，进一步提出无模分步旋压成形方法。[0013]该无模分步旋压成形方法具体如下：第一步：将平面板坯周向固定于筒形支座，双旋轮从左右向中心沿锥形件母线进给挤压板坯，实现板坯到锥形件的变形。3CN106984685A说明书2/2页[0014]第一步加工如图1所示，将板坯13的法兰部位通过压边圈1