CN107695156A - 一种Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔模具及工艺 - Google Patents

一种Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔模具及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明创造提供了一种Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔模具，包括：凸孔装置，其包括从下到上依次设置的液压缸、凸模、下模和凹模，下模用于承托瓜瓣的凸孔区域，凸模和凹模分别用于凸孔，凸模固定在液压缸的伸缩杆上；液压系统，其为所述液压缸提供液压动力；辅助支撑，辅助支撑设置在凸孔装置的一侧，辅助支撑上设置有用于承托瓜瓣非凸孔区域的托板。本发明创造将大型设备和昂贵的设备简化成了简单的，成本低的设备，大大的降低了生产成本。

Description

一种Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔模具及工艺
技术领域
本发明创造属于Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔加工技术领域，尤其是涉及一种Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔模具及工艺。
背景技术
在研运载火箭Ф3350mm箱底由叉形环、瓜瓣、顶盖和法兰盘拼焊而成，瓜瓣是其重要组成部分，如图1所示，为了连接管路系统，部分瓜瓣含有翻边孔结构,其中一种翻边孔是垂直瓜瓣型面的法向孔，如图2所示。成形该孔的过程称为翻边，是指在瓜瓣上预加工一直径较小的孔，然后在翻边模的凸模作用下，将直径d0的孔逐步扩大到直径为D的孔，同时使孔边沿着凹模弯起，如图3所示。其变形过程实质上是弯曲、扩孔和翻边的组合变形过程。瓜瓣翻边也称为瓜瓣凸孔(下述均称为瓜瓣凸孔)。
目前，现役运载火箭中主要有两种工艺方法进行瓜瓣凸孔，第一种是金属模凸孔工艺，采用大吨位压力机使用大型凸模工装进行凸孔；第二种是电磁脉冲凸孔工艺，采用电磁脉冲成形机使用单模进行凸孔。上述两种瓜瓣凸孔工艺均有其优点和缺点，主要如下：
金属模凸孔优点：工艺成熟，应用范围广；
金属模凸孔缺点:(1)需要大型压力机，设备价格高；(2)需要大型翻边模具(重量一般为数吨)，工装造价高且制造周期长；(3)凸孔工序长，需要淬火热处理。
电磁脉冲凸孔优点：(1)模具结构简单，重量轻(不大于10kg)，制造周期短；(2)工序少，生产效率高。
电磁脉冲凸孔缺点：(1)电磁脉冲设备为专用设备，国内尚未实现工程化应用，需进口，价格高；(2)有一定局限性：对瓜瓣厚度和凸孔直径有要求。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔模具及工艺，以解决现有技术中的不足。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔模具，包括：
凸孔装置，其包括从下到上依次设置的液压缸、凸模、下模和凹模，下模用于承托瓜瓣的凸孔区域，凸模和凹模分别用于凸孔，凸模固定在液压缸的伸缩杆上；
液压系统，其为所述液压缸提供液压动力；
辅助支撑，辅助支撑设置在凸孔装置的一侧，辅助支撑上设置有用于承托瓜瓣非凸孔区域的托板。
进一步的，液压缸固定在基座的上座板上，上座板上均匀的固定有若干支杆，支杆的上端固定有用于安装下模的安装板，液压缸的伸缩杆位于安装板与上座板之间。
进一步的，下盖板固定在安装板的上端面上，下模固定在下盖板的上端面上，凹模固定在上盖板上，安装板、下盖板、下模上分别开有用于凸模穿过的通孔，凹模上设置有用于凸孔的与凸模相对应的凹模孔。
进一步的，用于承托瓜瓣凸孔区域的下模端面设置为符合瓜瓣型面的弧面结构。
进一步的，凹模固定在上盖板上，凹模上设置有用于形成凸孔的凹模孔，凹模孔处的上盖板上固定有螺杆，螺杆依次穿过上盖板和凹模孔，螺杆能伸入到凸模上的盲孔内。
进一步的，辅助支撑还包括支座和钢管，钢管的下端固定在支座上，托板的一侧设置为U型结构，U型结构处套在钢管上后用螺栓螺母进行固定，托板能在钢管上上、下滑动，钢管侧部的托板的上平面为水平面。
进一步的，还包括用于安装凸孔装置的基座，基座侧壁的下端在水平方向上向外弯折，基座侧壁的弯折处的两端对称的设置有基座调节装置，基座调节装置包括垫块、螺母和螺栓，螺母从上往下依次穿过螺母和基座侧壁的弯折处，穿过基座侧壁弯折处的螺母下端焊接与其垂直的垫块。
一种Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔工艺，包括如下步骤：
(1)在样板上制翻边孔中心冲点；
(2)制初孔：使用超高压水切割机切出预制孔；
(3)初孔打磨；
(4)凸孔：使用上述的模具进行凸孔；
(5)修整。
进一步的，步骤(4)中将凸模略微升起，使瓜瓣初孔套在凸模顶端，合上凹模，使用紧固件拧紧后，启动液压系统，设定凸模的顶出速度为1mm/s-3mm/s，凸孔行程结束后，回程速度设定为1mm/s-3mm/s，待凸模回程到原点时，松开紧固件，取下凹模，拿出瓜瓣零件，观察凸孔处表面质量。
进一步的，凸模的顶出速度为1mm/s，回程速度为2mm/s。
相对于现有技术，本发明创造所述的一种Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔模具及工艺具有以下优势：
(1)本发明创造在不投入价格昂贵的设备和大型工装条件下，完成Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔，达到优化工艺流程，减少工装、设备投入，且保证产品质量的效果；
(2)本发明创造将大型设备和昂贵的设备简化成了简单的，成本低的设备，大大的降低了生产成本；
(3)本发明创造结构简单，无需大型设备、专用设备和大型工装，进行瓜瓣法向孔加工效率高、成本低，产品表面质量、型面精度和力学性能均满足设计使用要求。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例所述的火箭储箱瓜瓣的结构示意图；
图2为本发明创造实施例所述的法向凸孔的结构示意图；
图3为本发明创造实施例所述的凸孔翻边后的结构示意图；
图4为本发明创造实施例的结构示意图；
图5为本发明创造实施例所述的基座的俯视图；
图6为本发明创造实施例所述的凸模装置的局部结构示意图；
图7为本发明创造实施例所述的凸模装置的侧视图；
图8为本发明创造实施例所述的凸模装置的俯视图。
附图标记说明：
101、凸模；1011、盲孔；102、凹模；1021、凹模孔；103、下模；1031、弧面结构；104、上盖板；1041、螺杆；105、下盖板；106、基座；1061、上座板；1062、垫块；1063、螺母；1064、螺栓；107、支杆；108、安装板；109、液压缸；110、连接套；2、液压系统；201、油管；3、辅助支撑；301、支座；302、钢管；303、托板；4、瓜瓣；401、凸孔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如图4所示，一种Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔模具，包括液压系统2、凸孔装置和辅助支撑3。
如图4所示，液压系统2为一个可以提供10Mpa液压顶出力的简单液压装置，液压系统2包括油管201，油管201与凸孔401装置连接。液压系统2使凸模101实现上升和下降两个动作，并控制速度。
如图4、5所示，凸孔401装置包括液压缸109、基座106和凸孔401模组合。液压缸109固定在基座106的上座板1061上，液压缸109的缸体位于上座板1061的下方，油管201与液压缸109连接。上座板1061上均匀的固定有四根竖直设置的支杆107，支杆107的上端固定有安装板108。凸孔模组合包括固定在上盖板104上的凹模102、固定在下盖板105上的下模103和固定在液压缸109的伸缩杆自由端的凸模101，根据凸孔401的形状、方向、孔径大小设计凸模101的直径和凹模102的孔径，根据材料厚度设计凸凹模102间隙。下盖板105固定在安装板108上，安装板108、下盖板105、下模103上分别开有用于凸模101穿过的通孔，下模103的上端面也就是远离下盖板105的端面设置为符合瓜瓣4型面的弧面结构1031，弧面结构1031的半径为1150mm。凸模101的下端通过连接套110固定在液压缸109的伸缩杆的自由端，液压缸109的伸缩杆位于安装板108与上座板1061之间的空间内。
凹模102上设置有用于形成凸孔401的凹模孔1021，工作时，安装板108、下盖板105、下模103上开有的用于凸模101穿过的通孔与凹模孔1021同轴心设置。凹模孔1021处的上盖板104上固定有螺杆1041，螺杆1041依次穿过上盖板104和凹模102孔后伸入到凸模101上的盲孔1011内，螺杆1041用于对凸模101进行导向。
油管201两侧的基座106侧壁的下端在水平方向上向外弯折，基座106侧壁的弯折处的两端对称的设置有基座调节装置。基座调节装置包括垫块1062、螺母1063和螺栓1064，螺母1063从上往下依次穿过螺母1063和基座106侧壁的弯折处，穿过基座106侧壁弯折处的螺母1063下端焊接与其垂直设置的垫块1062。
辅助支撑3用于支撑瓜瓣4非凸孔区域，使之不至于自由下垂和晃动。辅助支撑3包括支座301、钢管302和托板303。钢管302的下端通过螺栓1064固定在支座301上，托板303的一侧设置为U型结构，U型结构处套在钢管302上后用螺栓螺母进行固定，松开螺母1063后托板303能在钢管302上上、下滑动。钢管302侧部的托板303的上平面为水平面。
本发明创造还提及了Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔的工艺。
现有技术中Ф3350mm椭球瓜瓣采用金属模进行瓜瓣法向孔凸孔工艺的制造流程为：制翻边孔中心冲点(使用样板)-制初孔(手工制孔)-初步凸孔401(液压机)-淬火(淬火炉)-凸孔401(液压机)-修整。该工艺需要大型工装和大型压力机，工装制造周期长，工序长，总体制造成本高。
现有技术中Ф3350mm椭球瓜瓣采用电磁脉冲法向孔凸孔工艺的制造流程为：制翻边孔中心冲点(使用样板)-制初孔(手工制孔)-凸孔401(电磁脉冲机)-修整。该工艺需要专用电磁脉冲设备(进口设备)，对厚度较大、孔径较小的翻边孔成型难度较大。
本发明创造主要目的是根据瓜瓣的法向孔的设计指标要求，借鉴上述两种工艺方法的优点，设计一种凸孔401成形工艺，在不投入价格昂贵的设备和大型工装条件下，完成Ф3350mm椭球瓜瓣4的法向孔凸孔401，达到优化工艺流程，减少工装、设备投入，且保证产品质量的目的。
一种Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔工艺如下：
(1)在样板上制翻边孔中心冲点：利用瓜瓣4样板找到翻边孔中心，使用漆笔在中心点标记。
(2)制初孔：利用面积不变原理计算出凸孔401的预制孔大小，使用超高压水切割机切出预制孔，注意控制水的流速，尽量保证其切面平滑；
(3)初孔打磨：用砂纸打磨初孔，使其切面平滑，打磨完成后涂上黄油；
(4)凸孔401：将凸模101略微升起，使瓜瓣4初孔套在凸模101顶端，合上凹模102，使用紧固件拧紧后，启动液压系统2，设定其顶出速度为1mm/s-3mm/s,优选的顶出速度为1mm/s，行程60mm，凸孔401行程结束后，回程速度设定为1mm/s-3mm/s，优选的回程速度为2mm/s，待凸模101回程到原点时，松开紧固件，取下凹模102，拿出瓜瓣4零件，观察凸孔401处表面质量；
(5)修整：将翻边孔顶端打磨平滑。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔模具，其特征在于，包括：
凸孔装置，其包括从下到上依次设置的液压缸(109)、凸模(101)、下模(103)和凹模(102)，下模(103)用于承托瓜瓣(4)的凸孔(401)区域，凸模(101)和凹模(102)分别用于凸孔，凸模(101)固定在液压缸(109)的伸缩杆上；
液压系统(2)，其为所述液压缸(109)提供液压动力；
辅助支撑(3)，辅助支撑(3)设置在凸孔(401)装置的一侧，辅助支撑(3)上设置有用于承托瓜瓣(4)非凸孔区域的托板(303)。
2.根据权利要求1所述的Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔模具，其特征在于：液压缸(109)固定在基座(106)的上座板(1061)上，上座板(1061)上均匀的固定有若干支杆(107)，支杆(107)的上端固定有用于安装下模(103)的安装板(108)，液压缸(109)的伸缩杆位于安装板(108)与上座板(1061)之间。
3.根据权利要求2所述的Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔模具，其特征在于：下盖板(105)固定在安装板(108)的上端面上，下模(103)固定在下盖板(105)的上端面上，凹模(102)固定在上盖板(104)上，安装板(108)、下盖板(105)、下模(103)上分别开有用于凸模(101)穿过的通孔，凹模(102)上设置有用于凸孔(401)的与凸模(101)相对应的凹模孔(1021)。
4.根据权利要求1所述的Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔模具，其特征在于：用于承托瓜瓣(4)凸孔(401)区域的下模(103)端面设置为符合瓜瓣(4)型面的弧面结构(1031)。
5.根据权利要求1所述的Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔模具，其特征在于：凹模(102)固定在上盖板(104)上，凹模(102)上设置有用于形成凸孔(401)的凹模孔(1021)，凹模孔(1021)处的上盖板(104)上固定有螺杆(1041)，螺杆(1041)依次穿过上盖板(104)和凹模孔(1021)，螺杆(1041)能伸入到凸模(101)上的盲孔(1011)内。
6.根据权利要求1所述的Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔模具，其特征在于：辅助支撑(3)还包括支座(301)和钢管(302)，钢管(302)的下端固定在支座(301)上，托板(303)的一侧设置为U型结构，U型结构处套在钢管(302)上后用螺栓螺母进行固定，托板(303)能在钢管(302)上上、下滑动，钢管(302)侧部的托板(303)的上平面为水平面。
7.根据权利要求1所述的Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔模具，其特征在于：还包括用于安装凸孔(401)装置的基座(106)，基座(106)侧壁的下端在水平方向上向外弯折，基座(106)侧壁的弯折处的两端对称的设置有基座调节装置，基座调节装置包括垫块(1062)、螺母(1063)和螺栓(1064)，螺母(1063)从上往下依次穿过螺母(1063)和基座(106)侧壁的弯折处，穿过基座(106)侧壁弯折处的螺母(1063)下端焊接与其垂直的垫块(1062)。
8.一种Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在样板上制翻边孔中心冲点；
(2)制初孔：使用超高压水切割机切出预制孔；
(3)初孔打磨；
(4)凸孔(401)：使用权利要求1至7任一项所述的模具进行凸孔(401)；
(5)修整。
9.根据权利要求1所述的Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔工艺，其特征在于：步骤(4)中将凸模(101)略微升起，使瓜瓣(4)初孔套在凸模(101)顶端，合上凹模(102)，使用紧固件拧紧后，启动液压系统(2)，设定凸模(101)的顶出速度为1mm/s-3mm/s，凸孔(401)行程结束后，回程速度设定为1mm/s-3mm/s，待凸模(101)回程到原点时，松开紧固件，取下凹模(102)，拿出瓜瓣(4)零件，观察凸孔(401)处表面质量。
10.根据权利要求9所述的Ф3350mm椭球瓜瓣法向孔凸孔工艺，其特征在于：凸模(101)的顶出速度为1mm/s，回程速度为2mm/s。
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