CN103128152A - 发动机壳体旋压成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发动机壳体旋压成形方法，其包括如下步骤：（1）毛坯处理步骤；（2）旋压步骤；（3）后处理步骤。本发明过程稳定可靠，生产效率高，制品表面质量好，精度高，解决了一般的三旋轮旋压机床无法旋压直径小于300mm的回转体部件的问题，并解决滚卷焊接细长高强度钢材料薄壁回转体部件方法尺寸精度不高的问题。
Description
技术领域
本发明属于直筒形回转体部件的旋压成形方法，具体涉及一种发动机壳体双旋轮反旋旋压成形方法，适用于高强度钢材料细长薄壁回转体部件的旋压成形。
背景技术
发动机壳体是航天产品上的重要组成部分，多为高强度钢材料的薄壁直筒形回转体零件。随着航天型号产品向超声速、高精度的趋势发展，对发动机的质量可靠性与尺寸精度要求越来越高。目前加工高强度钢材料细长直筒形薄壁回转体部件一般采用滚卷焊接成形方法和采用旋压成形方法。
滚卷焊接成形方法，成形部件尺寸及圆度、型面精度均较差，而且细长形回转体部件，零件无法手工校形，很多时候无法满足设计尺寸要求。滚卷焊接成形方法，回转体部件筒壁上会增加一条或两条纵向焊缝，对发动机的整体质量保证带来隐患。同时在高效率生产的要求下，大量的人力手工操作投入，在经济和环保等方面，给航天产品的制造也带来了不利影响。
旋压成形方法，通常薄壁直筒形回转体采用三旋轮多道次反旋旋压成形，但一般的三旋轮旋压机床可旋回转体部件的最小直径大于300mm。
发明内容
本发明提供一种发动机壳体双旋轮反旋旋压成形方法，解决了一般的三旋轮旋压机床无法旋压直径小于300mm的回转体部件的问题，并解决了滚卷焊接高强度钢材料细长薄壁回转体部件尺寸精度不高的问题，提高了发动机壳体的质量，满足了壳体尺寸精度。
本发明采用的技术方案：
一种发动机壳体旋压成形方法，其包括如下步骤：
（1）毛坯处理步骤：选取圆柱形高强度钢锻件毛坯，材料内部组织要求进行超声波探伤，合格的锻件毛坯机械加工至厚度为8mm～12mm的直筒形毛坯，内壁光洁度不大于Ra1.6um；对直筒形毛坯进行球化退火处理；
（2）旋压步骤：将直筒形毛坯安装在芯模上，在双旋轮旋压机床上水平对称安装旋轮；双旋轮采用同步48～80mm/min的进给速度，3～4个道次的直线轨迹，每个道次壁厚减薄率为30%～40%的参数，将直筒形毛坯旋压为直径小于300mm，壁厚小于或等于2mm，长径比大于5的细长薄壁回转体，所述的旋转轮的旋轮淬火硬度不小于HRC60～65，表面光洁度不大于Ra0.4um，旋轮直径D=（1.2～2）d，d为芯模直径，旋轮圆角半径rp=（0.6～1.5）t0，t0为直筒形毛坯厚度；旋轮成形角选择20°～30°；
（3）后处理步骤：对细长薄壁回转体进行去应力退火处理；再进行超声波探伤，筛选合格的成品；切除成品壳体两端余量，保证壳体外形尺寸，便可制造出发动机壳体。
上述旋压步骤中，一次装夹直筒形毛坯，按照高强度钢材料的固有最大减薄率属性，分配前3～4个道次减薄率为35%～40%，进给速度72mm/min～80mm/min，保证回转体贴膜；最后一个道次减薄率为30%～37%，进给速度48mm/min～64mm/min，避免旋压裂纹，保证壳体外观质量以及顺利脱模。
上述毛坯处理步骤中，圆柱形高强度钢锻件毛坯执行QJ500A II类锻件材料的标准；对圆柱形高强度钢锻件毛坯和细长薄壁回转体内部组织采用超声波探伤，符合GB/T6402 A级标准；直筒形毛坯进行球化退火处理执行QJ2538-1993标准。
本发明取得的技术效果：
1、本发明过程稳定可靠，生产效率高，制品表面质量好，精度高，解决了一般的三旋轮旋压机床无法旋压直径小于300mm的回转体部件的问题，并解决滚卷焊接细长高强度钢材料薄壁回转体部件方法尺寸精度不高的问题，能加工出能加工直径小于300mm、长度与直径之比大于5、母线度不大于1.2mm、圆度不大于0.8mm、直径公差为±0.5mm、壁厚公差为±0.2mm的高精度细长薄壁回转体，特别适用于高强度钢材料细长薄壁回转体部件的旋压成形。
附图说明
图1为发动机壳体结构示意图；
图2为旋轮结构示意图；
图3为图3的左视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
参见图1-3，一种发动机壳体旋压成形方法，其包括如下步骤：
（1）毛坯处理步骤：选取圆柱形高强度钢锻件毛坯，材料内部组织要求进行超声波探伤，合格的锻件毛坯机械加工至厚度为8mm～12mm的直筒形毛坯，内壁光洁度不大于Ra1.6um；对直筒形毛坯进行球化退火处理；
（2）旋压步骤：将直筒形毛坯安装在芯模上，在双旋轮旋压机床上水平对称安装旋轮；双旋轮采用同步48～80mm/min的进给速度，3～4个道次的直线轨迹，每个道次壁厚减薄率为30%～40%的参数，将直筒形毛坯旋压为直径小于300mm，壁厚小于或等于2mm，长径比大于5的细长薄壁回转体，所述的旋转轮的旋轮淬火硬度不小于HRC60～65，表面光洁度不大于Ra0.4um，旋轮直径D=（1.2～2）d，d为芯模直径，旋轮圆角半径rp=（0.6～1.5）t0，t0为直筒形毛坯厚度；旋轮成形角选择20°～30°；
（3）后处理步骤：对细长薄壁回转体进行去应力退火处理；再进行超声波探伤，筛选合格的成品；切除成品壳体两端余量，保证壳体外形尺寸，便可制造出发动机壳体。
上述旋压步骤中，一次装夹直筒形毛坯，按照高强度钢材料的固有最大减薄率属性，分配前3～4个道次减薄率为35%～40%，进给速度72mm/min～80mm/min，保证回转体贴膜；最后一个道次减薄率为30%～37%，进给速度48mm/min～64mm/min，避免旋压裂纹，保证壳体外观质量以及顺利脱模。
上述毛坯处理步骤中，圆柱形高强度钢锻件毛坯执行QJ500A II类锻件材料的标准；对圆柱形高强度钢锻件毛坯和细长薄壁回转体内部组织采用超声波探伤，符合GB/T6402 A级标准；直筒形毛坯进行球化退火处理执行QJ2538-1993标准。
实施例1
一种细长30CrMnSiA钢材料薄壁回转体部件见图1，其长度为2250±3mm，直径为260±0.5mm，圆度要求不大于0.8mm，母线与样板间隙要求不大于1.2mm，壁厚1.5+0.2 -0.1mm。
本实施例顺序包括：
（1）毛坯处理步骤：
选取圆柱形高强度钢锻件毛坯，材料内部组织要求进行超声波探伤，合格的锻件毛坯机械加工至厚度为9.5mm±0.1mm的直筒形毛坯，内壁光洁度不大于Ra1.6um，其外形如图2所示；对直筒形毛坯进行球化退火处理；
（2）旋压步骤：将直筒形毛坯安装在芯模上，在双旋轮旋压机床上水平对称安装专用旋轮，外形如图3、图4所示；双旋轮采用同步48～72mm/min的进给速度， 4个道次的直线轨迹，每个道次壁厚减薄率为33.3%～36.8%的参数，将直筒形毛坯旋压为直径260mm，壁厚1.5mm，长径比8.65的细长薄壁回转体；
（3）后处理步骤：对细长薄壁回转体进行去应力退火处理；再进行超声波探伤，筛选合格的成品；切除成品壳体两端余量，保证壳体外形尺寸，便可制造出发动机壳体。
实施例2
一种细长20CrMnMo钢材料薄壁回转体部件见图1，其长度为1500±3mm，直径为260±0.5mm，圆度要求不大于0.8mm，母线与样板间隙要求不大于1.2mm，壁厚2±0.1mm。
本实施例顺序包括：
（1）毛坯处理步骤：
选取圆柱形高强度钢锻件毛坯，材料内部组织要求进行超声波探伤，合格的锻件毛坯机械加工至厚度为12mm±0.1mm的直筒形毛坯，内壁光洁度不大于Ra1.6um；对直筒形毛坯进行球化退火处理；
（2）旋压步骤：将直筒形毛坯安装在芯模上，在双旋轮旋压机床上水平对称安装专用旋轮；双旋轮采用同步56～80mm/min的进给速度， 4个道次的直线轨迹，每个道次壁厚减薄率为33.3%～40%的参数，将直筒形毛坯旋压为直径260mm，壁厚2mm，长径比5.77的细长薄壁回转体；
（3）后处理步骤：对细长薄壁回转体进行去应力退火处理；再进行超声波探伤，筛选合格的成品；切除成品壳体两端余量，保证壳体外形尺寸，便可制造出发动机壳体。
实施例3
一种细长30CrMnSi钢材料薄壁回转体部件见图1，其长度为2000±3mm，直径为270±0.5mm，圆度要求不大于0.8mm，母线与样板间隙要求不大于1.2mm，壁厚1.2 ±0.1mm。
本实施例顺序包括：
（1）毛坯处理步骤：
选取圆柱形高强度钢锻件毛坯，材料内部组织要求进行超声波探伤，合格的锻件毛坯机械加工至厚度为8mm±0.1mm的直筒形毛坯，内壁光洁度不大于Ra1.6um；对直筒形毛坯进行球化退火处理；
（2）旋压步骤：将直筒形毛坯安装在芯模上，在双旋轮旋压机床上水平对称安装专用旋轮；双旋轮采用同步48～68mm/min的进给速度， 3个道次的直线轨迹，每个道次壁厚减薄率为30%～36.8%的参数，将直筒形毛坯旋压为直径272.4mm，壁厚1.2mm，长径比7.34的细长薄壁回转体；
（3）后处理步骤：对细长薄壁回转体进行去应力退火处理；再进行超声波探伤，筛选合格的成品；切除成品壳体两端余量，保证壳体外形尺寸，便可制造出发动机壳体。
Claims (3)
1.一种发动机壳体旋压成形方法，其包括如下步骤：
（1）毛坯处理步骤：选取圆柱形高强度钢锻件毛坯，材料内部组织要求进行超声波探伤，合格的锻件毛坯机械加工至厚度为8mm～12mm的直筒形毛坯，内壁光洁度不大于Ra1.6um；对直筒形毛坯进行球化退火处理；
（2）旋压步骤：将直筒形毛坯安装在芯模上，在双旋轮旋压机床上水平对称安装旋轮，双旋轮采用同步48～80mm/min的进给速度，3～4个道次的直线轨迹，每个道次壁厚减薄率为30%～40%的参数，将直筒形毛坯旋压为直径小于300mm，壁厚小于或等于2mm，长径比大于5的细长薄壁回转体，所述的旋转轮的旋轮淬火硬度不小于HRC60～65，表面光洁度不大于Ra0.4um，旋轮直径D=（1.2～2）d，d为芯模直径，旋轮圆角半径rp=（0.6～1.5）t0，t0为直筒形毛坯厚度；旋轮成形角选择20°～30°；
（3）后处理步骤：对细长薄壁回转体进行去应力退火处理；再进行超声波探伤，筛选合格的成品；切除成品壳体两端余量，保证壳体外形尺寸，便可制造出发动机壳体。
2.如权利要求1所述的发动机壳体旋压成形方法，其特征在于：所述旋压步骤中，一次装夹直筒形毛坯，按照高强度钢材料的固有最大减薄率属性，分配前3～4个道次减薄率为35%～40%，进给速度72mm/min～80mm/min，保证回转体贴膜；最后一个道次减薄率为30%～37%，进给速度48mm/min～64mm/min，避免旋压裂纹，保证壳体外观质量以及顺利脱模。
3.如权利要求1或2所述的发动机壳体旋压成形方法，其特征在于：所述毛坯处理步骤中，圆柱形高强度钢锻件毛坯执行QJ500A II类锻件材料的标准；对圆柱形高强度钢锻件毛坯和细长薄壁回转体内部组织采用超声波探伤，符合GB/T6402 A级标准；直筒形毛坯进行球化退火处理执行QJ2538-1993标准。
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