CN103737261B - 一种卷弧翼的成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卷弧翼的成形方法，属于异形结构件成形技术领域。该方法主要包括弧板成形、卷弧翼焊接成形、调质处理和校形步骤，焊接成形步骤，通过运用划线分段闸压、焊前预留量和有序限位焊接等方法完成结构成形；调质处理步骤，利用局部约束和真空热处理的方法，降低卷弧翼淬火变形，保证强度要求；校形步骤，采用热处理回火校正技术，在确保卷弧翼性能的前提下，实现变形的校正。该方法可操作性好，能够有效保证卷弧翼精度要求，实现高强度和高精度变截面异形结构件的成形，保证产品质量。
Description
技术领域
本发明属于异形结构件成形技术领域，特别涉及一种卷弧翼的成形方法。
背景技术
卷弧翼是旋转尾段中的关键零件之一，其结构如图1所示，控制其成形后的尺寸精度对保障产品高速飞行稳定性起着至关重要的作用。卷弧翼主要由弧板1和支耳2部分组成，其弧板1为变截面薄圆弧板，支耳2为异形块状结构。产品设计选取材料为30CrMnSi，硬度要求HRC32～36，允许焊接成形，弧面与检测样板贴合间隙不大于0.5mm，卷弧翼扣置扭曲间隙值不大于1mm，弧板1的厚度从6mm逐渐变成1mm，弧板1的侧面为刀锋面，刀锋面的厚度从弧板1的主体部分逐渐变为1mm。
正是因为卷弧翼为变截面异形结构件，且要求同时满足上述高强度和高精度要求，需要将卷弧翼分成闸压成形的弧板1部分与机械加工成形的支耳2部分并焊接，利用后续调质处理保证强度要求，采用钣金校正对其尺寸超差情况进行校正，通过机械加工将其加工成形。
但是该焊接方法存在以下问题：（1）弧板1闸压成形后扭曲且无法校正；（2）焊接后，焊缝收缩导致弧板1变形、尺寸收缩情况明显；（3）淬火后，支耳2会发生进一步扭曲变形；（4）钣金校正技术无法达到尺寸校正的目的，且易形成校正裂纹。
发明内容
本发明的目的是为解决上述问题而提供了一种保证卷弧翼高精度、高强度的成形方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种卷弧翼的成形方法，所述卷弧翼由弧板和支耳组成，包括以下步骤：
（1）采用焊接前预留收缩量成形方法，在弧板内圆弧表面每隔3mm划一条平行于弧板薄边的母线，该母线称为收缩母线，分别测量、统计每条收缩母线长度与理论长度差值、支耳沿收缩母线至斜边间距值与其相应理论值差值，并将其分别加到弧板机械加工状态图纸相应部位，并在厚边延伸余量，机械加工弧板外形；
（2）对弧板进行分段闸压成形制造方法，在弧板上每隔1～5mm划出一条闸压线，根据弧板的变截面厚度方向进行闸压，保证闸刀与闸压线重合，所述弧板成形；
（3）采用按序对称焊接成形方法，对称焊接弧板和支耳的连接处，首先在连接处进行正面封底焊，接着翻转卷弧翼在连接处进行背面封底焊，再次翻转卷弧翼在连接处进行正面盖面焊，最后翻转卷弧翼在连接处进行背面盖面焊；
（4）上述步骤完成以后，对卷弧翼进行局部约束真空淬火加工；
（5）将上述步骤得到的卷弧翼装配到热处理回火校正工装上；所述热处理回火校正工装包括下模和上模，所述下模中部开有与弧板相对应的凹槽，将所述卷弧翼固定在下模上，并通过压板和定位螺栓进行固定，所述上模覆盖在所述卷弧翼上，所述上模和下模连接处前端安装有第一定位板，所述上模和下模连接处一侧安装有第二定位板，并通过拉紧螺栓进行固定；
（6）将卷弧翼和热处理回火校正工装在室温下吊装置于井式回火炉中，随炉升温至470℃～490℃，保温60min～65min，出炉；
（7）将上述步骤得到的热处理回火校正工装和卷弧翼水平置于手扳压力机下，加压至人工无法旋转压力机转盘为止，对称均匀地旋紧热处理回火校正工装上的拉紧螺栓；热处理回火校正工装及卷弧翼再次入井式回火炉，随炉升温至470℃～490℃，保温30～35min，出炉空冷至室温；重复上述操作2～3次，直至热处理回火校正工装出炉时，固定上模和下模的拉紧螺栓相对旋转角度均不超过90°为止；保温结束后出炉空冷至室温，拆卸热处理回火校正工装，检测卷弧翼扭曲度及内圆弧尺寸；
（8）校形结束后，对余量进行加工，得到符合精确尺寸要求的卷弧翼。
进一步地，所述步骤（4）中，将淬火销轴插入到支耳的通孔内，进行卷弧翼局部约束真空淬火加工。
优选地，所述淬火销轴的材料为1Cr18Ni9Ti。
优选地，所述压板的数量为两个。
优选地，所述定位螺栓的数量为四个。
优选地，所述第二定位板的数量为两个。
优选地，所述拉紧螺栓的数量为四个。
优选地，所述压板和定位螺栓的位置在所述卷弧翼的支耳处。
本发明具有以下优点：
本发明的成形方法可操作性好，能够有效保证卷弧翼精度要求，实现高强度和高精度变截面异形结构件的成形，保证产品质量；同时该方法可以在保证卷弧翼强度不因热校正而降低的同时，利用热处理回火校正工装材料热胀冷缩和卷弧翼材料受热后变形抗力变小的特点，对卷弧翼缓慢施加校正外力，达到消除内应力和校正零件的双重效果。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的卷弧翼的结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的淬火销轴的结构示意图；
图3为本发明实施例1提供的热处理回火校正工装的主视图；
图4为本发明实施例1提供的热处理回火校正工装的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
参照图1至图4，本实施例提供了一种卷弧翼的成形方法，卷弧翼由弧板1和支耳2组成，包括以下步骤：
（1）采用焊接前预留收缩量成形方法，在弧板1内圆弧表面每隔3mm划一条平行于弧板薄边的母线，该母线称为收缩母线，分别测量、统计每条收缩母线长度与理论长度差值、支耳沿收缩母线至斜边间距值与其相应理论值差值，并将其分别加到弧板1机械加工状态图纸相应部位，并在厚边延伸余量，机械加工弧板1外形；
（2）对弧板1进行分段闸压成形制造方法，在弧板1上每隔1mm划出一条闸压线，根据弧板1的变截面厚度方向进行闸压，每闸一刀时需相应调整闸压深度，保证闸刀与闸压线重合，弧板1成形；
（3）采用按序对称焊接成形方法，对称焊接弧板1和支耳2的连接处，首先在连接处进行正面封底焊，接着翻转卷弧翼在连接处进行背面封底焊，再次翻转卷弧翼在连接处进行正面盖面焊，最后翻转卷弧翼在连接处进行背面盖面焊，采用该焊接方法可以保证卷弧翼的控制变形；
（4）上述步骤完成以后，采用1Cr18Ni9Ti材料制作淬火销轴3，在真空淬火时将淬火销轴3插在两个支耳2的通孔内4，限制两个支耳2之间发生相对变形，完成回火处理后取下；
（5）将上述步骤得到的卷弧翼装配到热处理回火校正工装上；热处理回火校正工装的材料为45#钢，包括下模5和上模6。下模5中部开有与弧板相对应的凹槽7，将卷弧翼固定在下模5上，并通过压板8和定位螺栓9进行固定，压板8和定位螺栓9的位置在卷弧翼的支耳2处，上模6覆盖在卷弧翼上，所述上模5和下模6连接处前端安装有第一定位板10，上模5和下模6连接处一侧安装有第二定位板11，并通过拉紧螺栓12进行固定。压板8的数量为两个，定位螺栓9的数量为四个，第二定位板11的数量为两个，拉紧螺栓12的数量为四个。
（6）将卷弧翼和热处理回火校正工装在室温下吊装置于井式回火炉中，随炉升温至480℃，保温65min，出炉；
（7）将上述步骤得到的热处理回火校正工装和卷弧翼水平置于手扳压力机下，加压至人工无法旋转压力机转盘为止，对称均匀地旋紧热处理回火校正工装上的拉紧螺栓12；热处理回火校正工装及卷弧翼再次入井式回火炉，随炉升温至470℃，保温33min，出炉空冷至室温；重复上述操作2次，直至热处理回火校正工装出炉时，固定上模6和下模5的拉紧螺栓12旋转角度均不超过90°为止；保温结束后出炉空冷至室温，拆卸热处理回火校正工装，检测卷弧翼扭曲度及内圆弧尺寸；
（8）校形结束后，通过线切割等工序对支耳2等部位余量进行加工，得到符合精确尺寸要求的卷弧翼。
实施例2
本实施例提供了一种卷弧翼的成形方法，卷弧翼由弧板1和支耳2组成，包括以下步骤：
（1）采用焊接前预留收缩量成形方法，在弧板1内圆弧表面每隔1mm划一条平行于弧板薄边的母线，该母线称为收缩母线，分别测量、统计每条收缩母线长度与理论长度差值、支耳沿收缩母线至斜边间距值与其相应理论值差值，并将其分别加到弧板1机械加工状态图纸相应部位，并在厚边延伸余量，机械加工弧板1外形；
（2）对弧板1进行分段闸压成形制造方法，在弧板1上每隔2mm划出一条闸压线，根据弧板1的变截面厚度方向进行闸压，每闸一刀时需相应调整闸压深度，保证闸刀与闸压线重合，弧板1成形；
（3）采用按序对称焊接成形方法，对称焊接弧板1和支耳2的连接处，首先在连接处进行正面封底焊，接着翻转卷弧翼在连接处进行背面封底焊，再次翻转卷弧翼在连接处进行正面盖面焊，最后翻转卷弧翼在连接处进行背面盖面焊，采用该焊接方法可以保证卷弧翼的控制变形；
（4）上述步骤完成以后，采用1Cr18Ni9Ti材料制作淬火销轴3，在真空淬火时将淬火销轴3插在两个支耳2的通孔内4，限制两个支耳2之间发生相对变形，完成回火处理后取下；
（5）将上述步骤得到的卷弧翼装配到热处理回火校正工装上；热处理回火校正工装的材料为45#钢，包括下模5和上模6。下模5中部开有与弧板相对应的凹槽7，将卷弧翼固定在下模5上，并通过压板8和定位螺栓9进行固定，压板8和定位螺栓9的位置在卷弧翼的支耳2处，上模6覆盖在卷弧翼上，所述上模5和下模6连接处前端安装有第一定位板10，上模5和下模6连接处一侧安装有第二定位板11，并通过拉紧螺栓12进行固定。压板8的数量为两个，定位螺栓9的数量为四个，第二定位板11的数量为两个，拉紧螺栓12的数量为四个。
（6）将卷弧翼和热处理回火校正工装在室温下吊装置于井式回火炉中，随炉升温至490℃，保温60min，出炉；
（7）将上述步骤得到的热处理回火校正工装和卷弧翼水平置于手扳压力机下，加压至人工无法旋转压力机转盘为止，对称均匀地旋紧热处理回火校正工装上的拉紧螺栓12；热处理回火校正工装及卷弧翼再次入井式回火炉，随炉升温至480℃，保温30min，出炉空冷至室温；重复上述操作2次，直至热处理回火校正工装出炉时，固定上模6和下模5的拉紧螺栓12旋转角度均不超过90°为止；保温结束后出炉空冷至室温，拆卸热处理回火校正工装，检测卷弧翼扭曲度及内圆弧尺寸；
（8）校形结束后，通过线切割等工序对支耳2等部位余量进行加工，得到符合精确尺寸要求的卷弧翼。
实施例3
本实施例提供了一种卷弧翼的成形方法，卷弧翼由弧板1和支耳2组成，包括以下步骤：
（1）采用焊接前预留收缩量成形方法，在弧板1内圆弧表面每隔5mm划一条平行于弧板薄边的母线，该母线称为收缩母线，分别测量、统计每条收缩母线长度与理论长度差值、支耳沿收缩母线至斜边间距值与其相应理论值差值，并将其分别加到弧板1机械加工状态图纸相应部位，并在厚边延伸余量，机械加工弧板1外形；
（2）对弧板1进行分段闸压成形制造方法，在弧板1上每隔2mm划出一条闸压线，根据弧板1的变截面厚度方向进行闸压，每闸一刀时需相应调整闸压深度，保证闸刀与闸压线重合，弧板1成形；
（3）采用按序对称焊接成形方法，对称焊接弧板1和支耳2的连接处，首先在连接处进行正面封底焊，接着翻转卷弧翼在连接处进行背面封底焊，再次翻转卷弧翼在连接处进行正面盖面焊，最后翻转卷弧翼在连接处进行背面盖面焊，采用该焊接方法可以保证卷弧翼的控制变形；
（4）上述步骤完成以后，采用1Cr18Ni9Ti材料制作淬火销轴3，在真空淬火时将淬火销轴3插在两个支耳2的通孔内4，限制两个支耳2之间发生相对变形，完成回火处理后取下；
（5）将上述步骤得到的卷弧翼装配到热处理回火校正工装上；热处理回火校正工装的材料为45#钢，包括下模5和上模6。下模5中部开有与弧板相对应的凹槽7，将卷弧翼固定在下模5上，并通过压板8和定位螺栓9进行固定，压板8和定位螺栓9的位置在卷弧翼的支耳2处，上模6覆盖在卷弧翼上，所述上模5和下模6连接处前端安装有第一定位板10，上模5和下模6连接处一侧安装有第二定位板11，并通过拉紧螺栓12进行固定。压板8的数量为两个，定位螺栓9的数量为四个，第二定位板11的数量为两个，拉紧螺栓12的数量为四个。
（6）将卷弧翼和热处理回火校正工装在室温下吊装置于井式回火炉中，随炉升温至470℃，保温60min，出炉；
（7）将上述步骤得到的热处理回火校正工装和卷弧翼水平置于手扳压力机下，加压至人工无法旋转压力机转盘为止，对称均匀地旋紧热处理回火校正工装上的拉紧螺栓12；热处理回火校正工装及卷弧翼再次入井式回火炉，随炉升温至490℃，保温35min，出炉空冷至室温；重复上述操作2次，直至热处理回火校正工装出炉时，固定上模6和下模5的拉紧螺栓12旋转角度均不超过90°为止；保温结束后出炉空冷至室温，拆卸热处理回火校正工装，检测卷弧翼扭曲度及内圆弧尺寸；
（8）校形结束后，通过线切割等工序对支耳2等部位余量进行加工，得到符合精确尺寸要求的卷弧翼。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种卷弧翼的成形方法，所述卷弧翼由弧板和支耳组成，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用焊接前预留收缩量成形方法，在弧板内圆弧表面每隔1～5mm划一条平行于弧板薄边的母线，该母线称为收缩母线，分别测量、统计每条收缩母线长度与理论长度差值、支耳沿收缩母线至斜边间距值与其相应理论值差值，并将其分别加到弧板机械加工状态图纸相应部位，并在厚边延伸余量，机械加工弧板外形；
(2)对弧板进行分段闸压成形制造方法，在弧板上每隔1～5mm划出一条闸压线，根据弧板的变截面厚度方向进行闸压，保证闸刀与闸压线重合，所述弧板成形；
(3)采用按序对称焊接成形方法，对称焊接弧板和支耳的连接处，首先在连接处进行正面封底焊，接着翻转卷弧翼在连接处进行背面封底焊，再次翻转卷弧翼在连接处进行正面盖面焊，最后翻转卷弧翼在连接处进行背面盖面焊；
(4)上述步骤完成以后，对卷弧翼进行局部约束真空淬火加工；
(5)将上述步骤得到的卷弧翼装配到热处理回火校正工装上；所述热处理回火校正工装包括下模和上模，所述下模中部开有与弧板相对应的凹槽，将所述卷弧翼固定在下模上，并通过压板和定位螺栓进行固定，所述上模覆盖在所述卷弧翼上，所述上模和下模连接处前端安装有第一定位板，所述上模和下模连接处一侧安装有第二定位板，并通过拉紧螺栓进行固定；
(6)将卷弧翼和热处理回火校正工装在室温下吊装置于井式回火炉中，随炉升温至470℃～490℃，保温60min～65min，出炉；
(7)将上述步骤得到的热处理回火校正工装和卷弧翼水平置于手扳压力机下，加压至人工无法旋转压力机转盘为止，对称均匀地旋紧热处理回火校正工装上的拉紧螺栓；热处理回火校正工装及卷弧翼再次入井式回火炉，随炉升温至470℃～490℃，保温30～35min，出炉空冷至室温；重复上述操作2～3次，直至热处理回火校正工装出炉时，固定上模和下模的拉紧螺栓相对旋转角度均不超过90°为止；保温结束后出炉空冷至室温，拆卸热处理回火校正工装，检测卷弧翼扭曲度及内圆弧尺寸；
(8)校形结束后，对余量进行加工，得到符合精确尺寸要求的卷弧翼。
2.根据权利要求1所述的卷弧翼的成形方法，其特征在于，所述步骤(4)中，将淬火销轴插入到支耳的通孔内，进行卷弧翼局部约束真空淬火加工。
3.根据权利要求2所述的卷弧翼的成形方法，其特征在于，所述淬火销轴的材料为1Cr18Ni9Ti。
4.根据权利要求1所述的卷弧翼的成形方法，其特征在于，所述压板的数量为两个。
5.根据权利要求1所述的卷弧翼的成形方法，其特征在于，所述定位螺栓的数量为四个。
6.根据权利要求1所述的卷弧翼的成形方法，其特征在于，所述第二定位板的数量为两个。
7.根据权利要求1所述的卷弧翼的成形方法，其特征在于，所述拉紧螺栓的数量为四个。
8.根据权利要求1所述的卷弧翼的成形方法，其特征在于，所述压板和定位螺栓的位置在所述卷弧翼的支耳处。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |