CN112317589B - 一种控制旋压锥筒角度与直线度精度的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种控制旋压锥筒角度与直线度精度的工艺方法，属于塑性成型加工领域；首先通过引入塑性变形弹性回复修正系数K来计算坯料半锥角θ0，然后按照旋压体积不变原则，根据锥筒产品计算坯料长度L0；同时对工艺实施过程中渐进的变进给工艺参数进行限定，能够消除现有技术因修正处理旋压模具角度而对生产进度造成的不利影响；因不需进行返修，旋压模具的硬度在符合工艺要求的条件下，消除了锥筒内锥面划伤隐患；解决长度大于1000mm的旋压锥筒全长范围内的直线度精度控制问题。
Description
技术领域
本发明属于塑性成型加工领域，具体涉及一种控制旋压锥筒角度与直线度精度的工艺方法。
背景技术
锥筒在航天、航空技术领域的中有广泛应用，因此对于其加工精度的控制要求比较严格。
现有技术中采用剪切旋压方式加工成形锥筒，如图1所示。在锥筒旋压加工中重点控制的是角度θ和直线度a1精度，为产品后续加工提供高质量的接口协调状态。
按产品半锥角θ要求设计制造旋压模具，若成形后的锥筒角度θ不满足设计要求，则必须进行修模处理后再次进行试验加工，直至角度实测值符合设计指标，模具的返修率较高。
现有技术中的模具设计制造是按照产品角度进行的，而在金属材料塑性加工过程中必然存在一定量的弹性回复，致使旋压后的实际角度大于设计值。具体存在的主要问题是：
(1)为了实现产品角度满足设计要求，对旋压模具需进行角度修正处理，影响生产进度。
(2)返修处理后的模具表面硬度降低，必将造成工件内锥面划伤风险。
(3)对于长度大于1000mm旋压锥筒来说，也会由于越向锥筒大端旋压就会产生张口变形，造成全长母线上的直线度精度降低。
发明内容
要解决的技术问题：
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种控制旋压锥筒角度与直线度精度的工艺方法，在锥筒剪切旋压变形机理的基础上引入塑性变形弹性回复修正系数K，保证旋压加工后的锥筒角度符合设计要求；同时，旋压过程中应用变进给工艺措施保证锥筒贴模度，实现高精度制造。
本发明的技术方案是：一种控制旋压锥筒角度与直线度精度的工艺方法，其特征在于具体步骤如下：
步骤一：根据锥筒产品的要求选择坯料的材料和壁厚δ0，通过以下公式计算坯料半锥角θ0：
其中，δ0、δ1——分别为旋压坯料与工件壁厚，sinθ0、sinθ1——分别为旋压坯料与工件的半锥角正弦值，K——塑性变形弹性回复修正系数；
已知的产品壁厚δ1、半锥角θ1与坯料壁厚δ0，得到
步骤二：按照旋压体积不变原则，根据锥筒产品计算坯料长度L0；
步骤三：按照步骤一和二计算得到的产品坯料半锥角θ0、坯料长度L0设计制作旋压模具；
步骤四：编制旋压数控加工程序，程序内容包括旋压间隙、渐进的变进给比和主轴转速；
步骤五：对坯料进行旋压试加工。
本发明的进一步技术方案是：所述渐进的变进给比为0.6-1.2mm/rap。
本发明的进一步技术方案是：所述塑性变形弹性回复修正系数K的取值在1.03～1.10的范围内。
有益效果
本发明的有益效果在于：本发明控制旋压锥筒角度与直线度精度的工艺方法，通过引入塑性变形弹性回复修正系数，同时对工艺实施过程中渐进的变进给工艺参数进行限定，能够达到的效果为：(1)消除现有技术因修正处理旋压模具角度而对生产进度造成的不利影响；(2)因不需进行返修，旋压模具的硬度在符合工艺要求的条件下，消除了锥筒内锥面划伤隐患；(3)解决长度大于1000mm的旋压锥筒全长范围内的直线度精度控制问题。
附图说明
图1为旋压锥筒产品的结构示意图。
图2为锥筒形工件剪切旋压变形机理示意图。
其中，1.旋压模具；2.旋轮；3.旋压后的锥筒；4.板坯。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参照图1所述，本实施例所加工的旋压锥筒产品，锥筒半锥角在0.2°≤θ1≤20°范围内取值，壁厚在1.0mm≤δ1≤10.0mm范围内取值；用于锥筒旋压加工的材料可以是：高合金超高强度马氏体时效钢、低合金超高强度钢等。
采用本发明的工艺方法具体步骤如下：
第一步：设定一个旋压锥筒材料是低合金超高强度钢D406、坯料壁厚δ0，并将已知的产品壁厚δ1、半锥角θ1与坯料壁厚δ0带入公式(1)可计算得到：
按照D406钢的强度可选择系数K为1.08；
(塑性变形弹性回复修正系数K在1.03～1.10的范围内取值，坯料强度小的金属材料取小值，强度大的材料取大值。)
第二步：按照旋压“体积不变”原则计算坯料长度L0；至此，旋压坯料尺寸——长度L0、半锥角θ0、壁厚δ0均已设计完成；
第三步：按照产品半锥角、长度尺寸设计加工旋压模具；
第四步：编制旋压数控加工程序，程序内容包括旋压间隙、渐进的变进给比为0.6-1.2mm/rap、主轴转速；
(5)第五步：旋压试加工。为了获得满足设计精度要求的产品，试制过程中的工艺参数——旋压间隙、变进给比、主轴转速可依据质量控制状况进行微量优化调整。
以上五条就是本专利技术在产品加工中的具体实施方式步骤。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (2)
1.一种控制旋压锥筒角度与直线度精度的工艺方法，其特征在于具体步骤如下：
步骤一：根据锥筒产品的要求选择坯料的材料和壁厚δ0，通过以下公式计算坯料半锥角θ0：
其中，δ0、δ1——分别为旋压坯料与工件壁厚，sinθ0、sinθ1——分别为旋压坯料与工件的半锥角正弦值，K——塑性变形弹性回复修正系数，塑性变形弹性回复修正系数K的取值在1.03～1.10的范围内；
已知的产品壁厚δ1、半锥角θ1与坯料壁厚δ0，得到
步骤二：按照旋压体积不变原则，根据锥筒产品计算坯料长度L0；
步骤三：按照步骤一和二计算得到的产品坯料半锥角θ0、坯料长度L0设计制作旋压模具；
步骤四：编制旋压数控加工程序，程序内容包括旋压间隙、渐进的变进给比和主轴转速；
步骤五：对坯料进行旋压试加工。
2.根据权利要求1所述控制旋压锥筒角度与直线度精度的工艺方法，其特征在于：所述渐进的变进给比为0.6-1.2mm/rap。
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