CN112222272A - 一种头部外环的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种头部外环的加工方法，属于机械加工技术领域。该加工方法包括以下步骤：A、下料：根据头部外环的设计尺寸和加工需求，下料得圆环形毛坯，B、成型：在压力机和模具的配合下，使圆环形毛坯拉伸成型，得半成品A，C、切割端面：切割去除半成品A两端多余材料，得半成品B，D、打气膜孔：沿料厚方向在环形加强筋上加工气膜孔，得成品。在压力机和模具的配合下，使头部外环的锥形收口段、环形加强筋、圆筒段和圆筒段内外壁上的轴向加强筋一次加工成型，工序简单，质量稳定，加工效率高，合格率高。通过压边圈压住圆环形毛坯，避免零件起皱和材料减薄。

Description

一种头部外环的加工方法
技术领域
本发明涉及一种头部外环的加工方法，属于机械加工技术领域。
背景技术
燃气轮机上的零件头部外环，包括圆筒段和锥形收口段，圆筒段的内外壁上均沿轴向设有180条平行于轴向的加强筋，锥形收口段的中部向外侧突出形成一条环形加强筋，环形加强筋上加工有气膜孔，头部外环形状复杂，且尺寸及型面精度高。传统工艺通常采用胀形加工，但头部外环的轴向加强筋和环形加强筋难以一次加工成型，零件圆度及外形尺寸精度难以得到保证，且存在工序复杂，质量不稳定，加工周期长的不足。
公开号为CN101780502A的中国专利文献，公开了一种乘用车用钢制车轮轮辐冲压加工模具，将落料和拉伸工艺合二为一，采用一次定位的方式保证轮辐中心孔和轮辐外缘的同轴度，以保证轮辐的加工质量，也保证了两次定位所产生的外观质量(逃边、增厚和减薄四角不均)。
该模具为头部外环的锥形收口段和环形加强筋的加工提供一定参考，但是，将该模具不能使头部外环的锥形收口段和圆筒段，及圆筒段上的轴向加强筋一次加工成型，导致锥形收口段和圆筒段需要分开加工，存在工序复杂，质量不稳定，加工周期长的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种头部外环的加工方法。
本发明通过以下技术方案得以实现：
一种头部外环的加工方法，包括圆筒段和锥形收口段，所述圆筒段的内壁和外壁上均沿轴向设有若干轴向加强筋，所述锥形收口段的大端与圆筒段的一端连接，所述锥形收口段的中部向外突出设有环形加强筋，所述环形加强筋上沿厚度方向设有气膜孔，所述头部外环的加工方法包括以下步骤：
A、下料：根据头部外环的设计尺寸和加工需求，下料得圆环形毛坯，
B、成型：在压力机和模具的配合下，使圆环形毛坯拉伸成型，得半成品A，
C、切割端面：切割去除半成品A两端多余材料，得半成品B，
D、打气膜孔：沿料厚方向在环形加强筋上加工气膜孔，得成品。
所述步骤A中圆环形毛坯较头部外环全形展开后，其内径比头部外环的内径小80mm，外径比头部外环的外径大60mm。
所述步骤A中下料得到圆环形毛坯后，在圆环形毛坯表面及模具的工作表面涂刷润滑剂。
所述步骤B中压力机的公称力为5000KN，主缸压力为100～120MPa，副缸压力为80～100MPa。
所述步骤B中模具包括凸模和凹模，凸模设在下模板上，凸模的外侧套装有托料板，托料板与凸模滑动连接，托料板的上端设有压边圈，下模板上在与压力机顶杆孔相对应的位置设有顶杆通孔，凹模设在上模板的底部。
所述上模板的底部在凹模的内侧设有压料板，压边圈的上端面位于托料板上端面的上方。
所述凸模的上部设有与锥形收口段内壁形状和尺寸相匹配的锥形形面A，及与环形加强筋内壁形状和尺寸相匹配的环形凸台，凸模的上部设有与圆筒段内壁形状和尺寸相匹配的柱形形面A，及与圆筒段内壁上轴向加强筋形状和尺寸相匹配的凹槽A，柱形形面A位于锥形形面A的下侧。
所述凹模的下部设有与圆筒段外壁形状和尺寸相匹配的柱形形面B，及与圆筒段外壁上轴向加强筋形状和尺寸相匹配的凹槽B，凹模的下部设有与锥形收口段外壁形状和尺寸相匹配的锥形形面B，及与环形加强筋外壁形状和尺寸相匹配的环形凹槽，锥形形面B位于柱形形面B的上侧。
所述步骤C中根据头部外环的设计尺寸，用样板在半成品A的两端划线，然后使用激光切割机切除半成品A两端多余的材料，切割速度为900mm/min，功率为900W，频率为600Hz，确保所得半成品B的小端直径和总高合格。
所述步骤D中将半成品B撑圆，并以其大端定位，划线确定气膜孔位置，然后采用激光打孔的方式加工气膜孔。
本发明的有益效果在于：在压力机和模具的配合下，使头部外环的锥形收口段、环形加强筋、圆筒段和圆筒段内外壁上的轴向加强筋一次加工成型，工序简单，质量稳定，加工效率高，合格率高。通过压边圈压住圆环形毛坯，避免零件起皱和材料减薄。
附图说明
图1为本发明的模具的结构示意图；
图2为本发明的凸模的结构示意图；
图3为图2沿B-B的旋转剖示意图；
图4为本发明的半成品A与凸模的局部示意图。
图中：1-下模板，10-顶杆通孔，2-托料板，3-压边圈，4-凸模，5-凹模，6-压料板，7-上模板。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1至图4所示，本发明所述的一种头部外环的加工方法，包括圆筒段和锥形收口段，所述圆筒段的内壁和外壁上均沿轴向设有若干轴向加强筋，所述锥形收口段的大端与圆筒段的一端连接，所述锥形收口段的中部向外突出设有环形加强筋，所述环形加强筋上沿厚度方向设有气膜孔，所述头部外环的加工方法包括以下步骤：
A、下料：根据头部外环的设计尺寸和加工需求，下料得圆环形毛坯，
B、成型：在压力机和模具的配合下，使圆环形毛坯拉伸成型，得半成品A，
C、切割端面：切割去除半成品A两端多余材料，得半成品B，
D、打气膜孔：沿料厚方向在环形加强筋上加工气膜孔，得成品。
在使用时，在压力机和模具的配合下，使头部外环的锥形收口段、环形加强筋、圆筒段和圆筒段内外壁上的轴向加强筋一次加工成型，工序简单，质量稳定，加工效率高，合格率高。
所述步骤A中圆环形毛坯较头部外环全形展开后，其内径比头部外环的内径小80mm，外径比头部外环的外径大60mm。使圆环形毛坯的内外侧留有足够的压边余量，避免零件加工过程中出现起皱和减薄现象。
所述步骤A中下料得到圆环形毛坯后，在圆环形毛坯表面及模具的工作表面涂刷润滑剂。
所述步骤B中压力机的公称力为5000KN，主缸压力为100～120MPa，副缸压力为80～100MPa。
所述步骤B中模具包括凸模4和凹模5，凸模4设在下模板1上，凸模4的外侧套装有托料板2，托料板2与凸模4滑动连接，托料板2的上端设有压边圈3，下模板1上在与压力机顶杆孔相对应的位置设有顶杆通孔10，凹模5设在上模板7的底部。
所述上模板7的底部在凹模5的内侧设有压料板6，压边圈3的上端面位于托料板2上端面的上方。在成型过程中，通过压料板6压住圆环形毛坯的上端，有助于提高零件成型质量稳定性。
所述凸模4的上部设有与锥形收口段内壁形状和尺寸相匹配的锥形形面A，及与环形加强筋内壁形状和尺寸相匹配的环形凸台，凸模4的上部设有与圆筒段内壁形状和尺寸相匹配的柱形形面A，及与圆筒段内壁上轴向加强筋形状和尺寸相匹配的凹槽A，柱形形面A位于锥形形面A的下侧。
所述凹模5的下部设有与圆筒段外壁形状和尺寸相匹配的柱形形面B，及与圆筒段外壁上轴向加强筋形状和尺寸相匹配的凹槽B，凹模5的下部设有与锥形收口段外壁形状和尺寸相匹配的锥形形面B，及与环形加强筋外壁形状和尺寸相匹配的环形凹槽，锥形形面B位于柱形形面B的上侧。
所述步骤C中根据头部外环的设计尺寸，用样板在半成品A的两端划线，然后使用激光切割机切除半成品A两端多余的材料，切割速度为900mm/min，功率为900W，频率为600Hz，确保所得半成品B的小端直径和总高合格。
所述步骤D中将半成品B撑圆，并以其大端定位，划线确定气膜孔位置，然后采用激光打孔的方式加工气膜孔。
本发明所述的头部外环的加工方法，其成型过程如下：
将模具安装到压力机上，使下模板1上的顶杆通孔10与压力机上的顶杆孔对正，确保压力机的顶杆能够顶起托料板2上下滑动。打开模具，使托料板2向上移动与凸模4的上端面平齐，将圆环形毛坯放置在托料板2上，并通过压边圈3对圆环形毛坯的外圆进行定位。
在压力机的作用下凹模5逐渐靠近凸模4，圆环形毛坯的上段先成型为锥形，待凸模4的柱形形面A上端与凹模5的柱形形面B下端平齐时，圆环形毛坯内外壁上的轴向加强筋开始成型，当凸模4与凹模5完全合模后，锥形收口段和环形加强筋成型。
综上所述，本发明提供的头部外环的加工方法，在压力机和模具的配合下，使头部外环的锥形收口段、环形加强筋、圆筒段和圆筒段内外壁上的轴向加强筋一次加工成型，工序简单，质量稳定，加工效率高，合格率高。通过压边圈3压住圆环形毛坯，避免零件起皱和材料减薄。

Claims (10)

1.一种头部外环的加工方法，其特征在于：所述头部外环包括圆筒段和锥形收口段，所述圆筒段的内壁和外壁上均沿轴向设有若干轴向加强筋，所述锥形收口段的大端与圆筒段的一端连接，所述锥形收口段的中部向外突出设有环形加强筋，所述环形加强筋上沿厚度方向设有气膜孔；所述头部外环的加工方法包括以下步骤：
A、下料：根据头部外环的设计尺寸和加工需求，下料得圆环形毛坯；
B、成型：在压力机和模具的配合下，使圆环形毛坯拉伸成型，得半成品A；
C、切割端面：切割去除半成品A两端多余材料，得半成品B；
D、打气膜孔：沿料厚方向在环形加强筋上加工气膜孔，得成品。
2.如权利要求1所述的头部外环的加工方法，其特征在于：所述步骤A中圆环形毛坯较头部外环全形展开后，其内径比头部外环的内径小80mm，外径比头部外环的外径大60mm。
3.如权利要求1所述的头部外环的加工方法，其特征在于：所述步骤A中下料得到圆环形毛坯后，在圆环形毛坯表面及模具的工作表面涂刷润滑剂。
4.如权利要求1所述的头部外环的加工方法，其特征在于：所述步骤B中压力机的公称力为5000KN，主缸压力为100～120MPa，副缸压力为80～100MPa。
5.如权利要求1所述的头部外环的加工方法，其特征在于：所述步骤B中模具包括凸模(4)和凹模(5)，凸模(4)设在下模板(1)上，凸模(4)的外侧套装有托料板(2)，托料板(2)与凸模(4)滑动连接，托料板(2)的上端设有压边圈(3)，下模板(1)上在与压力机顶杆孔相对应的位置设有顶杆通孔(10)，凹模(5)设在上模板(7)的底部。
6.如权利要求5所述的头部外环的加工方法，其特征在于：所述上模板(7)的底部在凹模(5)的内侧设有压料板(6)；压边圈(3)的上端面位于托料板(2)上端面的上方。
7.如权利要求5所述的头部外环的加工方法，其特征在于：所述凸模(4)的上部设有与锥形收口段内壁形状和尺寸相匹配的锥形形面A，及与环形加强筋内壁形状和尺寸相匹配的环形凸台；凸模(4)的上部设有与圆筒段内壁形状和尺寸相匹配的柱形形面A，及与圆筒段内壁上轴向加强筋形状和尺寸相匹配的凹槽A，柱形形面A位于锥形形面A的下侧。
8.如权利要求5所述的头部外环的加工方法，其特征在于：所述凹模(5)的下部设有与圆筒段外壁形状和尺寸相匹配的柱形形面B，及与圆筒段外壁上轴向加强筋形状和尺寸相匹配的凹槽B；凹模(5)的下部设有与锥形收口段外壁形状和尺寸相匹配的锥形形面B，及与环形加强筋外壁形状和尺寸相匹配的环形凹槽，锥形形面B位于柱形形面B的上侧。
9.如权利要求1所述的头部外环的加工方法，其特征在于：所述步骤C中根据头部外环的设计尺寸，用样板在半成品A的两端划线，然后使用激光切割机切除半成品A两端多余的材料，切割速度为900mm/min，功率为900W，频率为600Hz，确保所得半成品B的小端直径和总高合格。
10.如权利要求1所述的头部外环的加工方法，其特征在于：所述步骤D中将半成品B撑圆，并以其大端定位，划线确定气膜孔位置，然后采用激光打孔的方式加工气膜孔。
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