CN109500556A - 一种单锥钼合金壳体零件旋压成形装置及成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种单锥钼合金壳体零件旋压成形装置及成形方法，属于单锥钼合金壳体加工领域。旋压成形装置包括同步夹具机构、旋轮座机构和旋转式高温加热枪，先将水基石墨润滑剂涂抹于芯模和钼合金壳体毛坯表面，使用同步夹具机构装夹固定，旋轮加压于毛坯，使之产生局部的塑性变形，并使用高温加热枪对整个旋压过程进行加热，直至获得壳体成品。有益效果是：具有步骤简便，成本低，能提高材料利用率，成品尺寸形状精度高，机械性能好等优点，可取代冲压、机械加工等现行加工钼合金壳体零件的方法，带来可观的经济效益和社会效益。

Description

一种单锥钼合金壳体零件旋压成形装置及成形方法
技术领域
本发明涉及单锥钼合金壳体加工领域，具体涉及一种单锥钼合金壳体零件旋压成形装置及成形方法。
背景技术
钼及其合金材料具有熔点高，高温下强度和硬度高，导电、导热性能好以及抗腐蚀性能好等特点，钼还有较好的工艺适宜性能，易于进行压力加工和机械加工。这些优良的特性，使钼及其合金材料成为冶金及航空航天工业、电子工业、化工业等部门不可缺少的关键材料。然而，现行工艺采用板料冲压、机械加工的方法，加工钼合金薄壁壳体，材料利用率低，机械加工困难，刀具损耗严重，造成零件成本很高。
发明内容
本发明提供一种单锥钼合金壳体零件旋压成形装置及成形方法，利用该装置和方法加工出的钼合金壳体成品尺寸形状精度高，材料利用率高，工艺简单，成本低。
本发明采取的技术方案是：成形装置包括：同步夹具机构、旋轮座机构和旋转式高温加热枪，所述同步夹具机构通过连接体左侧上的连接螺栓固定在机床上，钼合金壳体毛坯料安装在其芯模上，所述旋轮座机构安装在纵向滑架上，其中的旋轮加压于钼合金壳体毛坯料上，所述高温加热枪固定在机床尾顶上，与同步机构处于同一轴线，并绕轴旋转加热整个钼合金壳体毛坯料。
所述同步夹具机构的结构是，四个连接螺栓安装在连接体的左侧，连接盘安装在连接体的右侧，滑块放在连接体内部，横杆通过连接盘、滑套、连接体直槽口和滑块相连接，顶盘安装在连接体内部，处于滑块左侧，滑套与连接体同轴线，并且与连接盘左侧表面共面，滑体在连接盘右侧，与连接盘之间使用压簧、压簧杆和圆柱销连接，垫圈安在连接体凹槽处，顶料器放在垫圈外表面上并与滑套右侧面、滑体内部表面相接触，夹料盘安装在顶料器外表面，并与滑体右侧面相接触，挡套与滑体同轴线，并与滑体外表面和夹料盘外表面相接触，并能沿轴线滑动，芯模固定在连接体最右侧表面上，其上面安装钼合金壳体毛坯料。
所述旋轮座机构的结构是，旋轮座上面安装固定块，用于与纵向滑架相连，前支臂与旋轮座左侧带孔表面相接触，后支臂与旋轮座右侧带孔表面相接触，前端盖位于前支臂右侧表面，并与前支臂上的孔同轴线，外套与前端盖右侧表面接触，通过平键与旋轮连接，后端盖与外套右侧表面、后支臂左侧表面接触，套筒与后端盖处于同一轴线，并与后端盖内圈表面接触，旋轮轴将前支臂、前端盖、外套、套筒、后端盖和后支臂连接在一起。
一种单锥钼合金壳体零件旋压成形方法，包括下列步骤：
1)钼合金壳体毛坯料为粉末烧结工艺制备，通过钼合金粉利用粉末烧结工艺制备外径Φ110mm的圆形毛坯板料，成形后机加保证毛坯料壁厚在5.0mm～5.3mm，壁厚差0.1mm～0.2mm之间，表面光洁度Ra＝1.6；
2)芯模涂抹水基石墨润滑剂，预加热到200℃～300℃；
3)钼合金壳体毛坯料涂抹水剂石墨润滑剂，使用同步夹具装夹固定，用旋转式高温加热枪加热到600℃～1000℃，移动纵向滑架上的旋轮对钼合金壳体毛坯料进行加工；
4)旋压成形通过轮旋进行，具体参数如下：
钼合金壳体毛坯料尺寸：外径Φ110mm，壁厚5.2mm；芯模为单锥型，锥面高度为120mm，芯模大端面直径114mm，锥角为60度，旋压前芯模预热到260℃±10℃，旋压过程中芯模通冷却水冷却；旋压过程中通过补充加热保证钼合金壳体毛坯料温度在600℃～1000℃之间进行旋压塑性成形；主轴转速n＝200r/min，旋轮纵向进给率f＝60mm/min；旋轮圆角半径r＝8mm，利用此工艺参数旋压钼合金壳体锥面高度110mm，圆锥内部深度106mm，圆锥大端内直径103.5mm；
5)旋压样件成形后真空炉内退火，温度800℃±5℃，保温时间2小时，随炉冷却；
6)移动纵向滑架上的旋轮座机构和尾顶上的旋转式高温加热枪到安全距离，并沿同步夹具机构轴线方向向前推动顶盘，进而推动顶料器，使钼合金壳体安全卸料；
7)将旋压成形钼合金壳体机械精加工。
本发明所述芯模采用热作模具钢3Cr2W8V。
本发明所述旋轮直径200mm，旋轮攻角60°。
本发明的有益效果是：针对单锥钼合金壳体，设计出加工此类零件的成形装置和热旋压加工工艺方法，具有步骤简便，成本低，能提高材料利用率，成品尺寸形状精度高，机械性能好等优点，可取代冲压、机械加工等现行加工钼合金壳体零件的方法，带来可观的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明旋压成型装置的结构示意图；
图2是本发明同步夹具机构的结构示意图；
图3是本发明旋轮座机构的结构示意图；
图4是本发明旋转式高温加热枪结构示意图；
图中100.同步夹具机构，200.旋轮座机构，300.高温加热枪，400.钼合金壳体毛坯料，101.顶盘，102.滑块，103.连接螺栓，104.连接体，105.连接盘，106.压簧，107.压簧杆，108.横杆，109.垫圈，110.芯模，111.圆柱销，112.滑套，113.顶料器，114.滑体，115.夹料盘，116.挡套，201.前支臂，202.旋轮，203.前端盖，204.平键，205.旋轮轴，206.外套，207.套筒，208.后端盖，209.后支臂，210.旋轮座，211.固定块。
具体实施方式
参照图1至图4，成形装置包括：同步夹具机构100、旋轮座机构200和旋转式高温加热枪300，所述同步夹具机构100通过连接体104左侧上的连接螺栓103固定在机床上，钼合金壳体毛坯料400安装在其芯模110上，所述旋轮座机构200安装在纵向滑架上，其中的旋轮202加压于钼合金壳体毛坯料400，所述高温加热枪300固定在机床尾顶上，与同步机构100处于同一轴线，并绕轴旋转加热整个钼合金壳体毛坯料400。
所述同步夹具机构100的结构是，四个连接螺栓103安装在连接体104的左侧，连接盘105安装在连接体104的右侧，滑块102放在连接体104内部，横杆108通过连接盘105、滑套112、连接体104直槽口和滑块102相连接，顶盘101安装在连接体104内部，处于滑块102左侧，滑套112与连接体104同轴线，并且与连接盘105左侧表面共面，滑体114在连接盘105右侧，与连接盘105之间使用压簧106、压簧杆107和圆柱销111连接，垫圈109安在连接体104凹槽处，顶料器113放在垫圈109外表面上并与滑套112右侧面、滑体114内部表面相接触，夹料盘115安装在顶料器113外表面，并与滑体114右侧面相接触，挡套116与滑体114同轴线，并与滑体114外表面和夹料盘115外表面相接触，并能沿轴线滑动，芯模110固定在连接体104最右侧表面上，其上面安装钼合金壳体毛坯料400。
所述旋轮座机构200的结构是，旋轮座210上面安装固定块211，用于与纵向滑架相连，前支臂201与旋轮座210左侧带孔表面相接触，后支臂209与旋轮座210右侧带孔表面相接触，前端盖203位于前支臂201右侧表面，并与前支臂201上的孔同轴线，外套206与前端盖203右侧表面接触，通过平键204与旋轮202连接，后端盖208与外套206右侧表面、后支臂209左侧表面接触，套筒207与后端盖208处于同一轴线，并与后端盖内圈表面接触，旋轮轴205将前支臂201、前端盖203、外套206、套筒207、后端盖208和后支臂209连接在一起，工作时，旋轮202与钼合金壳体毛坯料400接触，由纵向滑架带动旋轮座机构200向前运动，并施加一定的压力于钼合金壳体毛坯料400，进行加工。
所述旋转式高温加热枪300固定在机床尾顶上，保证加热枪300与芯模110同轴线，并调整其角度，使加热枪旋转一周，能加热整个钼合金壳体毛坯料400。
加工时，将钼合金壳体毛坯料400安装在芯模110上，挡套116与钼合金壳体毛坯料400外表面相接触，限制其沿周向和径向方向移动，纵向滑架带动旋轮座机构200向前移动，使旋轮座机构200中的旋轮202与钼合金壳体毛坯料400相接触，并施加一定压力于钼合金壳体毛坯料400，进行加工；
加工过程中，由机床尾顶带动旋转式高温加热枪300向前移动，并进行旋转，调整旋转式高温枪喷嘴部位与尾顶轴线角度，使其绕轴旋转一周便能加热整个钼合金壳体毛坯料400；
当旋压加工完成后，移动纵向滑架上的旋轮座机构200和尾顶上的旋转式高温加热枪300到安全距离，并沿同步夹具机构100轴线方向向前推动顶盘101，进而推动顶料器113，使钼合金壳体毛坯料400安全卸料。
一种单锥钼合金壳体零件旋压成形方法，包括下列步骤：
1)钼合金壳体毛坯料400为粉末烧结工艺制备，通过钼合金粉利用粉末烧结工艺制备外径Φ110mm的圆形毛坯板料，成形后机加保证毛坯料壁厚在5.0mm～5.3mm，壁厚差0.1mm～0.2mm之间，表面光洁度Ra＝1.6；
2)芯模110涂抹水基石墨润滑剂，预加热到200℃～300℃；
3)钼合金壳体毛坯料400涂抹水剂石墨润滑剂，使用同步夹具装夹200固定，用旋转式高温加热枪300加热到600℃～1000℃，移动纵向滑架上的旋轮202对钼合金壳体毛坯料400进行加工；
4)旋压成形通过轮旋进行，具体参数如下：
钼合金壳体毛坯料400尺寸：外径Φ110mm，壁厚5.2mm；芯模110采用热作模具钢3Cr2W8V，其具有硬度高、耐高温性能；芯模110为单锥型，锥面高度为120mm，芯模大端面直径114mm，锥角为60度，旋压前芯模预热到260℃±10℃，旋压过程中芯模通冷却水冷却；旋压过程中通过补充加热保证钼合金壳体毛坯料400温度在600℃～1000℃之间进行旋压塑性成形；主轴转速n＝200r/min，旋轮202纵向进给率f＝60mm/min；旋轮圆角半径r＝8mm，直径200mm，旋轮攻角60°，利用此工艺参数旋压钼合金壳体锥面高度110mm，圆锥内部深度106mm，圆锥大端内直径103.5mm；
5)旋压样件成形后真空炉内退火，温度800℃±5℃，保温时间2小时，随炉冷却；
6)移动纵向滑架上的旋轮座机构和尾顶上的旋转式高温加热枪到安全距离，并沿同步夹具机构轴线方向向前推动顶盘，进而推动顶料器，使钼合金壳体安全卸料；
7)旋压成形钼合金壳体机械精加工。

Claims (6)

1.一种单锥钼合金壳体零件旋压成形装置，其特征在于：包括同步夹具机构、旋轮座机构和旋转式高温加热枪，所述同步夹具机构通过连接体左侧上的连接螺栓固定在机床上，钼合金壳体毛坯料安装在其芯模上，所述旋轮座机构安装在纵向滑架上，其中的旋轮加压于钼合金壳体毛坯料上，所述高温加热枪固定在机床尾顶上，与同步机构处于同一轴线，并绕轴旋转加热整个钼合金壳体毛坯料。
2.根据权利要求1所述的一种单锥钼合金壳体零件旋压成形装置，其特征在于：同步夹具机构的结构是，四个连接螺栓安装在连接体的左侧，连接盘安装在连接体的右侧，滑块放在连接体内部，横杆通过连接盘、滑套、连接体直槽口和滑块相连接，顶盘安装在连接体内部，处于滑块左侧，滑套与连接体同轴线，并且与连接盘左侧表面共面，滑体在连接盘右侧，与连接盘之间使用压簧、压簧杆和圆柱销连接，垫圈安在连接体凹槽处，顶料器放在垫圈外表面上并与滑套右侧面、滑体内部表面相接触，夹料盘安装在顶料器外表面，并与滑体右侧面相接触，挡套与滑体同轴线，并与滑体外表面和夹料盘外表面相接触，并能沿轴线滑动，芯模固定在连接体最右侧表面上，其上面安装钼合金壳体毛坯料。
3.根据权利要求1所述的一种单锥钼合金壳体零件旋压成形装置，其特征在于：所述旋轮座机构的结构是，旋轮座上面安装固定块，用于与纵向滑架相连，前支臂与旋轮座左侧带孔表面相接触，后支臂与旋轮座右侧带孔表面相接触，前端盖位于前支臂右侧表面，并与前支臂上的孔同轴线，外套与前端盖右侧表面接触，通过平键与旋轮连接，后端盖与外套右侧表面、后支臂左侧表面接触，套筒与后端盖处于同一轴线，并与后端盖内圈表面接触，旋轮轴将前支臂、前端盖、外套、套筒、后端盖和后支臂连接在一起。
4.一种单锥钼合金壳体零件旋压成形方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)钼合金壳体毛坯料为粉末烧结工艺制备，通过钼合金粉利用粉末烧结工艺制备外径Φ110mm的圆形毛坯板料，成形后机加保证毛坯料壁厚在5.0mm～5.3mm，壁厚差0.1mm～0.2mm之间，表面光洁度Ra＝1.6；
2)芯模涂抹水基石墨润滑剂，预加热到200℃～300℃；
3)钼合金壳体毛坯料涂抹水剂石墨润滑剂，使用同步夹具装夹固定，用旋转式高温加热枪加热到600℃～1000℃，移动纵向滑架上的旋轮对钼合金壳体毛坯料进行加工；
4)旋压成形通过轮旋进行，具体参数如下：
钼合金壳体毛坯料尺寸：外径Φ110mm，壁厚5.2mm；芯模为单锥型，锥面高度为120mm，芯模大端面直径114mm，锥角为60度，旋压前芯模预热到260℃±10℃，旋压过程中芯模通冷却水冷却；旋压过程中通过补充加热保证钼合金壳体毛坯料温度在600℃～1000℃之间进行旋压塑性成形；主轴转速n＝200r/min，旋轮纵向进给率f＝60mm/min；旋轮圆角半径r＝8mm，利用此工艺参数旋压钼合金壳体锥面高度110mm，圆锥内部深度106mm，圆锥大端内直径103.5mm；
5)旋压样件成形后真空炉内退火，温度800℃±5℃，保温时间2小时，随炉冷却；
6)移动纵向滑架上的旋轮座机构和尾顶上的旋转式高温加热枪到安全距离，并沿同步夹具机构轴线方向向前推动顶盘，进而推动顶料器，使钼合金壳体安全卸料；
7)将旋压成形钼合金壳体机械精加工。
5.根据权利要求4所述的一种单锥钼合金壳体零件旋压成形方法，其特征在于：芯模采用热作模具钢3Cr2W8V。
6.根据权利要求4所述的一种单锥钼合金壳体零件旋压成形方法，其特征在于：旋轮直径200mm，旋轮攻角60°。
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