CN110640019A - 一种大直径带翻孔结构的贮箱箱底整体成形方法 - Google Patents

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王守东
王喜琴
周井文
王业伟
管雅娟
徐爱杰
孙世清
雷玉川
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Abstract

本发明提供了一种大直径带翻孔结构的贮箱箱底整体成形方法，包括以下步骤1)压鼓成形、2)旋压成形、3)翻孔成形、4)热处理、5)校形。在压鼓机上利用压鼓模具将圆形板坯逐渐压制成浅碟形工件，且在浅碟形工件的中心位置采用车削或等离子切割方式开设通孔；将通过步骤1)得到的浅碟形工件固定在旋压机上，通过旋压旋轮对浅碟形工件的侧边进行旋压成形，直至满足型面要求为止；将通过步骤2)的浅碟形工件固定在液压机上，在液压机上通过翻孔模具实现贮箱整体箱底的翻孔成形。本发明的优点在于可实现贮箱箱底柔性整体成形，设备和工艺装备要求低，大幅降低了箱底的生产周期和劳动强度，有效提高了箱底的制造精度和可靠性。

Description

一种大直径带翻孔结构的贮箱箱底整体成形方法
技术领域
本发明涉及运载火箭贮箱技术领域，具体地，涉及一种大直径带翻孔结构的贮箱箱底整体成形方法。
背景技术
运载火箭贮箱箱底为大直径薄壁椭球壳体，其材料一般选用可热处理强化铝合金板材，例如中国专利CN109798203B，所公开的一种贮箱箱底结构、以及贮箱箱底与发动机的连接结构，其中，贮箱箱底结构采用拼焊的方式连接在一起。
由此可见目前我国现役运载火箭贮箱箱底大部分采用瓜瓣、顶盖拼焊的工艺方法加工，拼焊成形的箱底结构如图1所示。采用拼焊成形的工艺方法存在以下问题：1)焊缝数量多，影响箱底的整体强度和可靠性；2)拼焊时易产生变形，影响箱底最终的型面精度；3)焊缝周边需设置加厚区，加厚区限制了结构减重；4)瓜瓣、顶盖拼焊前需进行大量的校正、修配工作，劳动强度大，拼焊箱底制造周期长。
也有少部分采用整体成形方法替代传统拼焊成形方法，可有效提高运载火箭贮箱箱底的制造精度、整体强度和可靠性，是大型封头类零件制造的发展趋势。目前国外运载火箭整体箱底采用充液拉深和“一步法”旋压工艺方案，前者对设备要求高，且设备研制难度大，成形过程易出现失稳起皱；后者属于局部塑性成形，相对于充液拉深而言，设备和工装投入较少，但是无法实现封头零件的柔性加工。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种大直径带翻孔结构的贮箱箱底整体成形方法。
根据本发明提供的一种大直径带翻孔结构的贮箱箱底整体成形方法，其特征在于，包括以下步骤
1)压鼓成形；
在压鼓机上利用压鼓模具将圆形板坯逐渐压制成浅碟形工件，且在浅碟形工件的中心位置采用车削或等离子切割方式开设通孔；
2)旋压成形；
将通过步骤1)得到的浅碟形工件固定在旋压机上，通过旋压旋轮对浅碟形工件的侧边进行旋压成形，直至满足型面要求为止；
3)翻孔成形；
将通过步骤2)的浅碟形工件固定在液压机上，在液压机上通过翻孔模具实现贮箱整体箱底的翻孔成形；
4)热处理；
将通过步骤3)的贮箱整体箱底放入到铝合金固溶、时效热处理炉内在热处理工装的作用下进行整体箱底的固溶、人工时效热处理；
5)校形；
将通过步骤4)的贮箱整体箱底固定在校形旋压机上，然后通过校形成形旋轮和校形压力旋轮的共同作用，校正贮箱整体箱底的热处理变形。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤1)中的压鼓模具包括凸模和与其相对应的凹模。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤2)中浅碟形工件通过夹紧工装固定在旋压机上。
在本发明的一个优选实施例中，所述夹紧工装包括夹紧凸模和与其相对应的夹紧凹模，所述夹紧凸模穿过通孔与夹紧凹模相配合。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤2)中的旋压旋轮包括成形旋轮和与其相对应的压力旋轮。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤4)中的热处理工装整体为圆环构件，在其一端面上设有与贮箱整体箱底相配合的环形槽口，所述环形槽口的内径与贮箱整体箱底的端口的内径相同。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：可通过一套压鼓模具、旋压旋轮实现多规格箱底的柔性整体成形。相比于传统拼焊结构贮箱箱底，采用该方法可大幅提高贮箱箱底的制造精度和可靠性，实现减重5％以上，缩短研制周期30％以上，降低劳动强度70％以上。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为运载火箭现有拼焊结构贮箱箱底示意图。
图2为本发明压鼓成形的结构示意图。
图3为本发明旋压成形的结构示意图。
图4为本发明翻孔成形的结构示意图。
图5为本发明热处理的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
一种大直径带翻孔结构的贮箱箱底整体成形方法，包括以下步骤
1)压鼓成形；
参照2所示，在压鼓机上利用压鼓模具300将圆形板坯逐渐压制成浅碟形工件100，且在浅碟形工件100的中心位置采用车削或等离子切割方式开设通孔110。
压鼓模具300包括凸模310和与其相对应的凹模320，压鼓成形时通过不同曲率半径的凸模310、凹模320将圆形板坯由浅至深逐渐压制成浅碟形，直至工件中间区域与理论型面基本一致，在本实施例中圆形板坯为退火状态的铝合金或铝锂合金。
2)旋压成形；
参照图3所示，将通过步骤1)得到的浅碟形工件100固定在旋压机上，通过旋压旋轮400对浅碟形工件100的侧边进行旋压成形，直至满足型面要求为止，旋压旋轮400包括成形旋轮420和与其相对应的压力旋轮410。
在本实施例中浅碟形工件100通过夹紧工装固500定在旋压机上，夹紧工装500包括夹紧凸模510和与其相对应的夹紧凹模520，夹紧凸模510穿过通孔110与夹紧凹模520相配合，采用此种结构防止浅碟形工件100旋压成形时发生相对滑动，随后利用成形旋压420和压力旋轮410的共同作用将工件的侧边部进行旋压成形，直至满足工件型面精度要求。
3)翻孔成形；
参照图4所示，将通过步骤2)的浅碟形工件100固定在液压机上，在液压机上通过翻孔模具600实现贮箱整体箱底的翻孔成形。
4)热处理；
参照图5所示，将通过步骤3)的贮箱整体箱底200放入到铝合金固溶、时效热处理炉内在热处理工装700的作用下进行整体箱底的固溶、人工时效热处理。
热处理工装700整体为圆环构件，在其一端面上设有与贮箱整体箱底相配合的环形槽口710，环形槽口710的内径与贮箱整体箱底的端口的内径相同，通过热处理工装控制整体箱底的热处理变形。
5)校形；
将通过步骤4)的贮箱整体箱底200固定在校形旋压机上，然后通过校形成形旋轮和校形压力旋轮的共同作用，校正贮箱整体箱底的热处理变形。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“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申请和简化描述，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申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种大直径带翻孔结构的贮箱箱底整体成形方法，其特征在于，包括以下步骤
1)压鼓成形；
在压鼓机上利用压鼓模具将圆形板坯逐渐压制成浅碟形工件，且在浅碟形工件的中心位置采用车削或等离子切割方式开设通孔；
2)旋压成形；
将通过步骤1)得到的浅碟形工件固定在旋压机上，通过旋压旋轮对浅碟形工件的侧边进行旋压成形，直至满足型面要求为止；
3)翻孔成形；
将通过步骤2)的浅碟形工件固定在液压机上，在液压机上通过翻孔模具实现贮箱整体箱底的翻孔成形；
4)热处理；
将通过步骤3)的贮箱整体箱底放入到铝合金固溶、时效热处理炉内在热处理工装的作用下进行整体箱底的固溶、人工时效热处理；
5)校形；
将通过步骤4)的贮箱整体箱底固定在校形旋压机上，然后通过校形成形旋轮和校形压力旋轮的共同作用，校正贮箱整体箱底的热处理变形。
2.根据权利要求1所述的一种大直径带翻孔结构的贮箱箱底整体成形方法，其特征在于，所述步骤1)中的压鼓模具包括凸模和与其相对应的凹模。
3.根据权利要求1所述的一种大直径带翻孔结构的贮箱箱底整体成形方法，其特征在于，所述步骤2)中浅碟形工件通过夹紧工装固定在旋压机上。
4.根据权利要求3所述的一种大直径带翻孔结构的贮箱箱底整体成形方法，其特征在于，所述夹紧工装包括夹紧凸模和与其相对应的夹紧凹模，所述夹紧凸模穿过通孔与夹紧凹模相配合。
5.根据权利要求1所述的一种大直径带翻孔结构的贮箱箱底整体成形方法，其特征在于，所述步骤2)中的旋压旋轮包括成形旋轮和与其相对应的压力旋轮。
6.根据权利要求1所述的一种大直径带翻孔结构的贮箱箱底整体成形方法，其特征在于，所述步骤4)中的热处理工装整体为圆环构件，在其一端面上设有与贮箱整体箱底相配合的环形槽口，所述环形槽口的内径与贮箱整体箱底的端口的内径相同。
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