CN111085590A - 一种深锥形零件精密成型工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种深锥形零件精密成型工艺方法，属于加工工艺技术领域，步骤如下：第一步，根据待加工的深锥形零件的大端外径和锥角，确定旋压胎尺寸；第二步，根据待加工的深锥形零件的尺寸，计算用于加工深锥形零件的圆形毛坯板的直径和厚度；第三步，将圆形毛坯板固定在旋压胎的旋压胎体的小端与顶杆之间；第四步，将旋压轮安装在圆形毛坯板的顶杆所在侧，旋压轮的轴线与旋压胎体的母线平行；第五步，使旋压胎旋转的同时沿旋压胎体的母线向旋压胎体的大端移动，进而对圆形毛坯板进行挤压，使得圆形毛坯板通过组织的变形逐渐贴合在旋压胎体的外圆周面上，形成深锥形零件；该方法成形成本低，效率高，零件的成形一致性好，产品合格率高。

Description

一种深锥形零件精密成型工艺方法
技术领域
本发明属于加工工艺技术领域，具体涉及一种深锥形零件精密成型工艺方法。
背景技术
深锥形零件是航空航天领域常用的零件，为节省成本，这类结构的零件多为钣金件结构，深锥形零件在民品行业中这种零件也很常见。
目前该类零件的成形方法为拉伸成形，具体方法是使用平板圆形毛坯通过拉伸模在压力机上拉伸成形，对于深度大的深锥形零件需要进行多次拉伸成形。拉伸成形是钣金成形的传统工艺方法，拉伸技术相对成熟，但是拉伸模结构复杂，模具成本高，拉伸成形零件的合格率偏低，对于深度大的锥形零件需要进行多次拉伸成形，这样需要多套拉伸模，中间操作也比较复杂，虽然模具成形方法生产效率较高，但是由于需要多工序拉伸成形，总的生产效率还是比较低。
深锥形零件的另一种方法是将深锥形零件分解成很浅的锥形件和一个锥筒，然后采用焊接方式进行焊接，再对焊缝表面进行必要的处理，锥筒部分采用扇形板料卷筒焊接纵焊缝，锥筒完成焊接后对需要对接的端面进行车加工，保持后续对接焊接的焊接质量。浅锥零件采用模具一次成形或者用厚板料机械加工得到。这种方法能降低加工难度，但是加工相对复杂，加工成本高和加工周期长，生产效率低，合格率低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种深锥形零件精密成型工艺方法，该方法成形成本低，效率高，零件的成形一致性好，产品合格率高。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种深锥形零件精密成型工艺方法，所述深锥形零件为小端封闭、大端开口的圆台状壳体，其特征在于，成型的具体步骤如下：
第一步，根据待加工的深锥形零件的大端外径和锥角，确定旋压胎尺寸；所述旋压胎包括：连接板、旋压胎体和顶杆；旋压胎体为圆台状结构，其大端固定在连接板上，其小端与顶杆同轴连接；旋压胎体的锥角与深锥形零件的锥角相同，旋压胎体的大端外径大于深锥形零件的大端外径；
第二步，根据待加工的深锥形零件的尺寸，计算用于加工深锥形零件的圆形毛坯板的直径和厚度，计算方法如下：设深锥形零件的壁厚为t，半锥角为α；则圆形毛坯板的厚度σ＝t/sinα；圆形毛坯板的直径大于深锥形零件的大端外径；
第三步，将圆形毛坯板固定在旋压胎的旋压胎体的小端与顶杆之间，顶杆用于将圆形毛坯板压紧，且圆形毛坯板与旋压胎体同轴；
第四步，将旋压轮安装在圆形毛坯板的顶杆所在侧，旋压轮的轴线与旋压胎体的母线平行，且旋压轮的外圆周面与旋压胎体的外圆周面之间留有间隙为t；
第五步，使旋压胎旋转的同时沿旋压胎体的母线向旋压胎体的大端移动，进而对圆形毛坯板进行挤压，使得圆形毛坯板通过组织的变形逐渐贴合在旋压胎体的外圆周面上，形成深锥形零件。
进一步的，在第三步之前，选取圆形毛坯板的圆形试片，先对所述圆形试片进行剪切旋压，得到旋压轮的旋压力F和移动速度vp，步骤如下：
步骤一，选取圆形毛坯板的圆形试片，圆形试片的材料与厚度均与圆形毛坯板相同，圆形试片的直径小于圆形毛坯板的直径；
步骤二，将第三步的圆形毛坯板替换为圆形试片后，与第三步至第五步的方法相同，将圆形试片加工为深锥形零件的试件，并使深锥形零件的试件的壁厚与待加工的深锥形零件的壁厚相同；在此过程中，记录旋压轮的旋压力F和移动速度vp；
步骤三，将圆形试片从旋压胎上取下后，将圆形毛坯板同轴安装在旋压胎上，并按旋压轮的旋压力F和移动速度vp的要求，重复第三步至第五步，将圆形毛坯板加工为深锥形零件。
进一步的，在第四步和第五步之间，对圆形毛坯板或圆形试片进行加热。
进一步的，在第四步和第五步之间，在圆形毛坯板或圆形试片的外圆周面和旋压轮的外圆周面涂覆润滑油。
进一步的，所述深锥形零件的锥角大于或等于20°。
有益效果：本发明克服了模具拉伸成形方法的成本高，工序多，合格率大的缺陷，采用剪切旋压工艺方法，生产效率很高，零件的成形一致性好，产品合格率为100％，且深锥形零件的深度不受限制。
附图说明
图1为待加工的深锥形零件的结构图；
图2为本发明的旋压胎的结构组成图；
图3为本发明的工作原理图；
其中，1-连接板，2-螺钉，3-旋压胎体，4-销钉，5-顶杆，6-旋压轮。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种深锥形零件精密成型工艺方法，所述深锥形零件为小端封闭、大端开口的圆台状壳体，锥角大于或等于20°，如图1所示；成型的具体步骤如下：
第一步，根据待加工的深锥形零件的大端外径和锥角，确定旋压胎尺寸；参见附图2，所述旋压胎包括：连接板1、旋压胎体3和顶杆5；旋压胎体3为圆台状结构，其大端通过螺钉2固定在连接板1上，其小端通过销钉4与顶杆5同轴连接；其中，旋压胎体3的锥角与深锥形零件的锥角相同，旋压胎体3的大端外径大于深锥形零件的大端外径；
第二步，根据待加工的深锥形零件的尺寸，计算用于加工深锥形零件的圆形毛坯板的直径和厚度，计算方法如下：设深锥形零件的壁厚为t，半锥角为α；则圆形毛坯板的厚度σ＝t/sinα；圆形毛坯板的直径大于深锥形零件的大端外径；
第三步，选取圆形毛坯板的圆形试片，圆形试片的材料与厚度均与圆形毛坯板相同，为节省材料，圆形试片的直径小于圆形毛坯板的直径；
第四步，将圆形试片固定在旋压胎的旋压胎体3的小端与顶杆5之间，顶杆5用于将圆形试片压紧，且圆形试片与旋压胎体3同轴；
第五步，将旋压轮6安装在圆形试片的顶杆5所在侧，旋压轮6的轴线平行与旋压胎体3的母线，且旋压轮6的外圆周面与旋压胎体3的外圆周面之间留有间隙为t；旋压轮6用于对圆形试片进行挤压；
第六步，对圆形试片进行加热，使其易于变形；
第七步，在圆形试片的外圆周面和旋压轮6的外圆周面涂覆润滑油；
第八步，参见附图3，高速旋转旋压胎，同时，旋压轮6沿旋压胎体3的母线向旋压胎体3的大端移动，进而对圆形试片进行挤压，使得圆形试片通过组织的变形逐渐贴合在旋压胎体3的外圆周面上，形成深锥形零件的试件(由于圆形试片的直径小于圆形毛坯板的直径，所形成的试件的长度小于深锥形零件的长度)，并使深锥形零件的试件的壁厚与待加工的深锥形零件的壁厚相同；在此过程中，记录旋压轮6的旋压力F和移动速度vp；
第九步，将圆形试片从旋压胎体3上取下后，将圆形毛坯板同轴安装在旋压胎体3的小端与顶杆5之间上，并按旋压轮6的旋压力F和移动速度vp的要求，重复第四步至第八步，将圆形毛坯板加工为深锥形零件；此过程即为深锥形零件的剪切旋压成形；
其中，深锥形零件的深度随着旋压轮6移动而变化，若旋压胎体3、圆形毛坯板、旋压轮6的行程允许，则深锥形零件的深度不受限制，解决了深锥形零件的深度成形的难点；
第十步，对剪切旋压成形后的深锥形零件进行进一步加工，即根据待加工的深锥形零件的需求进行钻孔、切边的切削处理。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种深锥形零件精密成型工艺方法，所述深锥形零件为小端封闭、大端开口的圆台状壳体，其特征在于，成型的具体步骤如下：
第一步，根据待加工的深锥形零件的大端外径和锥角，确定旋压胎尺寸；所述旋压胎包括：连接板(1)、旋压胎体(3)和顶杆(5)；旋压胎体(3)为圆台状结构，其大端固定在连接板(1)上，其小端与顶杆(5)同轴连接；旋压胎体(3)的锥角与深锥形零件的锥角相同，旋压胎体(3)的大端外径大于深锥形零件的大端外径；
第二步，根据待加工的深锥形零件的尺寸，计算用于加工深锥形零件的圆形毛坯板的直径和厚度，计算方法如下：设深锥形零件的壁厚为t，半锥角为α；则圆形毛坯板的厚度σ＝t/sinα；圆形毛坯板的直径大于深锥形零件的大端外径；
第三步，将圆形毛坯板固定在旋压胎的旋压胎体(3)的小端与顶杆(5)之间，顶杆(5)用于将圆形毛坯板压紧，且圆形毛坯板与旋压胎体(3)同轴；
第四步，将旋压轮(6)安装在圆形毛坯板的顶杆(5)所在侧，旋压轮(6)的轴线与旋压胎体(3)的母线平行，且旋压轮(6)的外圆周面与旋压胎体(3)的外圆周面之间留有间隙为t；
第五步，使旋压胎旋转的同时沿旋压胎体(3)的母线向旋压胎体(3)的大端移动，进而对圆形毛坯板进行挤压，使得圆形毛坯板通过组织的变形逐渐贴合在旋压胎体(3)的外圆周面上，形成深锥形零件。
2.如权利要求1所述的一种深锥形零件精密成型工艺方法，其特征在于，在第三步之前，选取圆形毛坯板的圆形试片，先对所述圆形试片进行剪切旋压，得到旋压轮(6)的旋压力F和移动速度vp，步骤如下：
步骤一，选取圆形毛坯板的圆形试片，圆形试片的材料与厚度均与圆形毛坯板相同，圆形试片的直径小于圆形毛坯板的直径；
步骤二，将第三步的圆形毛坯板替换为圆形试片后，与第三步至第五步的方法相同，将圆形试片加工为深锥形零件的试件，并使深锥形零件的试件的壁厚与待加工的深锥形零件的壁厚相同；在此过程中，记录旋压轮(6)的旋压力F和移动速度vp；
步骤三，将圆形试片从旋压胎上取下后，将圆形毛坯板同轴安装在旋压胎上，并按旋压轮(6)的旋压力F和移动速度vp的要求，重复第三步至第五步，将圆形毛坯板加工为深锥形零件。
3.如权利要求1或2所述的一种深锥形零件精密成型工艺方法，其特征在于，在第四步和第五步之间，对圆形毛坯板或圆形试片进行加热。
4.如权利要求1或2所述的一种深锥形零件精密成型工艺方法，其特征在于，在第四步和第五步之间，在圆形毛坯板或圆形试片的外圆周面和旋压轮(6)的外圆周面涂覆润滑油。
5.如权利要求1或2所述的一种深锥形零件精密成型工艺方法，其特征在于，所述深锥形零件的锥角大于或等于20°。
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