CN103381538B - 舱段加工方法及所用胀形工装 - Google Patents

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本发明涉及航空航天工业技术领域，特别是一种飞行器的舱段加工方法及所用胀形工装。所述方法包括以下步骤：1、毛胚下料；2、车外圆；3、车内孔；其特征在于，所述车内孔的尺寸比名义尺寸略小，4、用工装胀形达到所要求的尺寸。由于采用机加工结合胀形加工，极大地降低了机加工的精度要求，不仅提高了生产效率，而且使成品的一致性及合格率大大提高，制造成本相对减少，大幅降低成本，提高经济效益。

Description

舱段加工方法及所用胀形工装
技术领域
本发明涉及航空航天工业技术领域，特别是一种飞行器的舱段加工方法及所用胀形工装。
背景技术
飞行器舱段是一种钛合金的筒状薄壁件，通常为了安装及加工方便，把它分为若干段，称为舱段。随着航天航空技术的发展，空间飞行器的性能要求越来越高，对舱段的制造技术要求也越来越精密。某飞行器舱段(如图1所示)，为大直径薄壁长管，其直径要求极其严格，要求舱段的周长公差在±0.10mm之内。现有舱段的制造技术是将板材卷圆焊接成筒体再经过整形达到要求尺寸，得到的舱段的周长超出误差范围，导致了我国飞行器舱段与武器大国产品的差距越来越大。
如何用高生产效率的方法，生产合格产品且一致性好是长期困扰生产企业的难题，也是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的加工方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种新的舱段加工方法及所用胀形工装，所要解决的技术问题是提高生产效率、产品合格率及一致性，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的舱段加工方法包括以下步骤一种舱段加工方法，其中包括以下步骤：(1)、毛胚下料成型；(2)、车舱段外圆；(3)、车舱段内孔；所述车舱段内孔的尺寸比名义尺寸略小；(4)、将装配好的舱段筒体和具有锥形胀芯及与所述锥形胀芯配合的设有胀瓣的胀形工装在加压设备上，施压胀形，并经热定形后达到所要求的尺寸。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的舱段加工方法，其中所述步骤1的毛胚下料成型包括：
1-1、下料钛合金板材；
1-2、精铣表面至粗糙度≤1.6μm；
1-3、卷圆焊接，将板材卷成筒形,采用氩弧焊焊接成圆筒并整形。
前述的舱段加工方法，其中所述步骤3的车舱段内孔是将内孔尺寸加工到比技术要求的最小内孔尺寸小0.1～0.2mm。
前述的舱段加工方法，其中所述步骤4的胀形及热定形包括：
4-1、将胀形工装用有机溶液进行除油，清洗干净；
4-2、将胀形工装的胀瓣内表面均匀涂刷石墨酒精混合液，风干后用细砂纸轻微打磨，手感检查无硬结，装进筒体；
4-3、将胀芯配合胀瓣装入舱段内孔，使胀瓣与舱段筒体紧密结合；
4-4、将装配好的舱段筒体和胀形工装置于加压设备上，防止载荷偏心，逐渐施压20-40T，并测量舱段筒体的周长至合适尺寸；
4-5、胀形后，将舱段筒体和胀形工装一并放入真空加热炉；真空度达到4.5×10-3Pa，升温至700℃，保温，降温至200℃结束出炉。
前述的舱段加工方法，其中步骤3所述的车舱段内孔的尺寸比名义尺寸略小是比技术要求的最小内孔尺寸小0.1～0.15mm。
本发明还提供一种用于上述舱段加工方法的胀形工装，依据本发明提出的胀形工装，其中包括底座、设于底座上方的胀芯及多块设于胀芯四周的胀瓣，其中，所述底座为圆盘形，中心设有定位圆台；所述胀芯为上大下小的锥形圆柱；所述多块胀瓣是由具有锥孔的圆柱沿轴向切割而成，所述锥孔的锥度与所述胀芯锥形圆柱的锥度相等，构成所述多块胀瓣的具有锥孔的圆柱的外径为舱段内孔直径的上限。
本发明的胀形工装还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的胀形工装，其中所述的底座中心设有盲孔或台阶孔，所述盲孔或台阶孔的底部设有螺孔，所述螺孔中设有用于将胀芯顶出的螺钉。。
前述的胀形工装，其中所述胀芯的锥形圆柱的锥度为10∶1～20∶1
前述的胀形工装，其中所述多块胀瓣的瓣数是3块、或4块、或6块、或8块、或10块。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明舱段加工方法及所用胀形工装可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：
1、本发明舱段加工方法，由于采用机加工结合胀形加工，极大地降低了机加工的精度要求，不仅提高了生产效率，而且使成品的一致性及合格率大大提高，制造成本相对减少，大幅降低成本，提高经济效益，在使用的实用性及成本效益上，确实完全符合产业发展所需，相当具有产业利用价值。
2、本发明所用胀形工装结构简易，制造成本也相对减少，符合成本效益，相当具有产业的利用价值。
3、本发明所用胀形工装不仅结构简单，而且装卸快速，在使用上十分方便，由于底座上设有定位圆台，对胀芯起到定位作用，从而保证了成品的一致性，能够大幅提升成品的质量。
综上所述，本发明新颖的舱段加工方法，具有上述诸多优点及实用价值，其不论在舱段加工方法、所用胀形工装的结构或功能上皆有较大改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的舱段加工方法具有增进的突出功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1是舱段结构外观立体示意图。
图2是本发明舱段加工流程图。
图3是本发明舱段加工所用胀形工装的立体分解图。
图4是本发明胀形示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的舱段加工方法及所用胀形工装其具体实施方式、步骤、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图2所示，本发明较佳实施例的舱段加工方法，其主要包含以下步骤：(1)、毛胚下料成型；(2)、车舱段外圆；(3)、车舱段内孔；所述车舱段内孔的尺寸比名义尺寸略小；(4)、将装配好的舱段筒体和具有锥形胀芯及与所述锥形胀芯配合的设有胀瓣的胀形工装放置在加压设备上，施压胀形，并经热定形后达到所要求的尺寸。
所述步骤1的毛胚下料成型包括：
1-1、下料钛合金板材；
1-2、精铣表面至粗糙度≤1.6μm；
1-3、卷圆焊接，将板材卷成筒形,采用氩弧焊焊接成圆筒并整形。
步骤3所述的车舱段内孔是将内孔尺寸加工到比技术要求的最小内孔尺寸小0.1～0.2mm。
步骤4所述的胀形包括：
4-1、将胀形工装用有机溶液进行除油，清洗干净；
4-2、将胀形工装的胀瓣内表面均匀涂刷石墨酒精混合液，风干后用细砂纸轻微打磨，手感检查无硬结，装进筒体；
4-3、将胀芯配合胀瓣装入舱段内孔，使胀瓣与舱段筒体紧密结合；
4-4、将装配好的舱段筒体和胀形工装置于加压设备上，防止载荷偏心，逐渐施压20-40T，并测量舱段筒体的周长至合适尺寸；
4-5、胀形后，将舱段筒体和胀形工装一并放入真空加热炉；真空度达到4.5×10-3Pa，升温至700℃，保温，降温至200℃结束出炉。
较佳的，步骤3所述的舱段内孔的尺寸比名义尺寸略小是比技术要求的最小内孔尺寸小0.1～0.15mm。
图3所示是本发明所提供一种用于上述舱段加工方法的胀形工装，其包括底座10、设于底座10上方的胀芯11及多块设于胀芯11四周的胀瓣12，其中：所述底座10为圆盘形，中心设有定位圆台13，以供舱段定位；所述胀芯11为上大下小的锥形圆柱；所述多块胀瓣12是由具有锥孔的圆柱沿轴向切割而成，所述锥孔的锥度与所述胀芯11的锥形圆柱的锥度相等，构成所述多块胀瓣的具有锥孔的圆柱的外径为舱段内孔直径的上限。
为能在胀形后将胀形工装取出，所述底座10的底部还设有用于将胀芯顶出的螺钉16，具体结构是，所的底座的设有盲孔14或台阶孔，所述盲孔14或台阶孔的底部设有螺孔17(见图4)，所述用于将胀芯顶出的螺钉16螺设于所述螺孔17中。
使用过程如图4所示，使用时，先将舱段套置于底座10的定位圆台13上，舱段端面与底座10的圆盘接触。将多块胀瓣12置于所述舱段的需胀形的部位，再将锥形胀芯11插入多块胀瓣12所形成的中心锥孔中。置于压力机上施加压力，使锥形胀芯11向多块胀瓣12所形成的中心锥孔内移动，使胀瓣12的外径变大，达到将舱段内径胀大的目的。由于定位圆台13的定位作用，限制了胀芯11的移动距离，即限制了舱段内径最终胀大的尺寸，从而保证胀形后舱段内径的一致性。经一定保压时间后，将舱段与涨形工装从压力机上取下，先用螺钉16将胀芯11顶出，再取出胀瓣及底座，完成胀形工序。
所述胀芯的锥形圆柱的锥度为10∶1～20∶1。
前述的胀形工装，其中所述多块胀瓣的瓣数是3块、或4块、或6块、或8块、或10块。

Claims (9)

1.一种舱段加工方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、毛胚下料成型；(2)、车舱段外圆；(3)、车舱段内孔；所述车舱段内孔的尺寸比名义尺寸略小；(4)、将装配好的舱段筒体和具有锥形胀芯及与所述锥形胀芯配合的设有胀瓣的胀形工装放置在加压设备上，施压胀形，并经热定形后达到所要求的尺寸。
2.根据权利要求1所述的舱段加工方法，其特征在于所述步骤1的毛胚下料成型包括：
1-1、下料钛合金板材；
1-2、精铣表面至粗糙度≤1.6μm；
1-3、卷圆焊接，将板材卷成筒形,采用氩弧焊焊接成圆筒并整形。
3.根据权利要求1所述的舱段加工方法，其特征在于所述步骤3的车舱段内孔是将内孔尺寸加工到比技术要求的最小内孔尺寸小0.1～0.2mm。
4.根据权利要求1所述的舱段加工方法，其特征在于所述步骤4的胀形及热定形包括：
4-1、将胀形工装用有机溶液进行除油，清洗干净；
4-2、将胀形工装的胀瓣内表面均匀涂刷石墨酒精混合液，风干后用细砂纸轻微打磨，手感检查无硬结，装进筒体；
4-3、将胀芯配合胀瓣装入舱段内孔，使胀瓣与舱段筒体紧密结合；
4-4、将装配好的舱段筒体和胀形工装置于加压设备上，防止载荷偏心，逐渐施压20-40T，并测量舱段筒体的周长至合适尺寸；
4-5、胀形后，将舱段筒体和胀形工装一并放入真空加热炉；真空度达到4.5×10-3Pa，升温至700℃，保温，降温至200℃结束出炉。
5.根据权利要求1所述的舱段加工方法，其特征在于步骤3所述的车舱段内孔的尺寸比名义尺寸略小，是比技术要求的舱段最小内孔尺寸小0.1～0.15mm。
6.一种用于舱段加工的胀形工装，其特征在于包括底座、设于底座上方的胀芯及多块设于胀芯四周的胀瓣，其中，所述底座为圆盘形，中心设有定位圆台；所述胀芯为上大下小的锥形圆柱；所述多块胀瓣是由具有锥孔的圆柱沿轴向切割而成，所述锥孔的锥度与所述胀芯锥形圆柱的锥度相等，构成所述多块胀瓣的具有锥孔的圆柱的外径为舱段内孔直径的上限。
7.根据权利要求6所述的胀形工装，其特征在于所述的底座中心设有盲孔或台阶孔，所述盲孔或台阶孔的底部设有螺孔，所述螺孔中设有用于将胀芯顶出的螺钉。
8.根据权利要求6所述的胀形工装，其特征在于所述胀芯的锥形圆柱的锥度为10∶1～20∶1。
9.根据权利要求6所述的胀形工装，其特征在于所述多块胀瓣的瓣数是3块、或4块、或6块、或8块、或10块。
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