CN112496134B - 一种具有翻边孔的曲面薄壁封头的旋压方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有翻边孔的曲面薄壁封头的旋压方法,包括以下步骤:将坯料切边,加工形成中心孔,将坯料固定在无模旋压装置的筒形支座上,在旋压机床上安装中心孔翻边旋轮和曲面旋压旋轮;对坯料加热,筒形支座旋转,中心孔翻边旋轮对中并在中心孔内进给,完成中心孔翻边旋压;将曲面旋压旋轮对中进给,完成坯料曲面轮廓旋压;安装铣刀,进行法向孔和轴向孔加工;法向孔翻边旋轮进给,完成法向孔翻边旋压;轴向孔翻边旋轮进给,完成轴向孔翻边旋压;利用中心孔翻边旋轮对中心孔进给修形;进行工件轮廓精度检测并进行工件修形和切边。该旋压方法能够提高具有翻边孔的曲面薄壁封头的旋压成型精度和效率。
Description
技术领域
本发明涉及封头成型技术领域,具体而言,涉及一种具有翻边孔的曲面薄壁封头的旋压方法。
背景技术
随着中国航天工业的不断发展,对大型封头件的需求越来越广,大型薄壁封头作为燃料贮箱的关键组成部件,对燃料贮箱的容量,强度起到了关键性作用。传统的瓜瓣焊接的成型工件在焊缝处力学性能始终处于不稳定状态,并且传统的旋压加工方法极易产生局部减薄甚至加工破裂等缺陷。
在实际旋压过程中,由于贮箱封头上有附属法兰需要焊接,由于法兰焊接时,焊缝必然会影响封头整体强度。目前该问题主要有两种的办法来解决,一种办法是整体将封头厚度提高,以来抵消焊缝对强度的影响;另一种是在需要焊接法兰处,对孔进行翻边处理,将焊缝影响区域移走。采用第一种办法,会显著增加封头整体重量,显然这是不划算的。采用第二种办法困难点在于封头上孔翻边成型困难,特别是法向孔翻边成型难度很大,目前主要是人工成型,而人工成型精度差、效率低。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种具有翻边孔的曲面薄壁封头的旋压方法,以提高具有中心翻边孔、法向翻边孔和轴向翻边孔的曲面薄壁封头的旋压成型精度和效率。
为了实现上述目的,本发明提供了一种具有翻边孔的曲面薄壁封头的旋压方法,包括以下步骤:
步骤S1:将坯料切边,平面加工和机加工形成中心孔,将无模旋压装置的筒形支座安装在旋压机床的工作台上,然后将坯料用压板固定在筒形支座上,在旋压机床上安装好中心孔翻边旋轮和曲面旋压旋轮;
步骤S2:启动无模旋压装置中的加热装置对坯料进行加热,筒形支座随旋压机床的工作台旋转,将自旋转的中心孔翻边旋轮对中,中心孔翻边旋轮在坯料的中心孔内沿着预设的旋压轨迹进给,完成中心孔的翻边旋压;
步骤S3:中心孔翻边旋压完成后,将曲面旋压旋轮对中,通过曲面旋压旋轮按照预设的旋压轨迹进给,完成坯料曲面轮廓的旋压;
步骤S4:曲面轮廓旋压完成后,在旋压机床上安装好铣刀,将铣刀旋转对准坯料的法向孔加工位置,筒形支座停止旋转,将铣刀按照预设的法向孔加工轨迹进给,完成法向孔的加工;
步骤S5:将筒形支座旋转至铣刀对准坯料的轴向孔加工位置,然后筒形支座停止旋转,将铣刀按照预设的轴向孔加工轨迹进给,完成轴向孔的加工;
步骤S6:更换自旋转的法向孔翻边旋轮,将法向孔翻边旋轮对准坯料上的法向孔,筒形支座不旋转,法向孔翻边旋轮按照预设的旋压轨迹旋转进给,完成法向孔的翻边旋压;更换自旋转的轴向孔翻边旋轮,将轴向孔翻边旋轮对准坯料上的轴向孔,筒形支座不旋转,轴向孔翻边旋轮按照预设的旋压轨迹旋转进给,完成轴向孔的翻边旋压;
进一步地,中心孔翻边旋轮、法向孔翻边旋轮和轴向孔翻边旋轮均为自旋转的仿形翻边旋轮。
进一步地,还包括:
步骤S8:更换自旋转的中心孔翻边旋轮,筒形支座旋转,利用中心孔翻边旋轮对中心孔进给修形,完成中心孔的翻边修形。
进一步地,还包括:
步骤S9:利用旋压机床上自带的轮廓检测设备,完成工件轮廓精度检测并将数据记录,根据轮廓检测数据进行工件修形和切边,完成曲面薄壁封头的最终成型。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)、本发明相对于传统的人工翻边,效率更高、精度更好。
(2)、本发明可以实现封头的整体成型,实现封头轻量化和强度要求。
(3)、本发明将旋压过程和翻边过程融合为一体,在一台旋压设备上完成加工,实现了带翻边孔的曲面薄壁封头的短流程制造。
(4)、本发明采用自旋转的仿形的翻边旋轮,灵活性好,精度高。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为坯料固定在筒形支座上时的结构示意图。
图2为中心孔翻边旋压示意图。
图3为曲面旋压示意图。
图4为法向孔机加工示意图。
图5为轴向孔机加工示意图。
图6为法向孔翻边旋压示意图。
图7为轴向孔翻边旋压示意图。
图8为中心孔翻边修形示意图。
图9为成型后的成品封头的示意图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
1、坯料;2、筒形支座;3、压板;4、中心孔翻边旋轮;5、曲面旋压旋轮;6、中心孔;7、铣刀;8、法向孔翻边旋轮;9、法向孔;10、轴向孔翻边旋轮;11、轴向孔。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述,但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
参见图1至图9,一种本发明实施例的具有翻边孔的曲面薄壁封头的旋压方法,该旋压方法包括以下步骤:
步骤S1:将坯料1切边,平面加工和机加工形成中心孔6,将无模旋压装置的筒形支座2安装在旋压机床的工作台上,然后将坯料1用压板3固定在筒形支座2上,在旋压机床上安装好中心孔翻边旋轮4和曲面旋压旋轮5,参见图1;
步骤S2:启动无模旋压装置中的加热装置对坯料1进行加热,筒形支座2随旋压机床的工作台旋转,将自旋转的中心孔翻边旋轮4对中,中心孔翻边旋轮4在坯料1的中心孔6内沿着预设的旋压轨迹进给,完成中心孔6的翻边旋压,参见图2;
步骤S3:中心孔6翻边旋压完成后,将曲面旋压旋轮5对中,通过曲面旋压旋轮5按照预设的旋压轨迹进给,完成坯料1曲面轮廓的旋压,参见图3;
步骤S4:曲面轮廓旋压完成后,在旋压机床上安装好铣刀7,将铣刀7旋转对准坯料1的法向孔9加工位置,筒形支座2停止旋转,将铣刀7按照预设的法向孔9加工轨迹进给,完成法向孔9的加工,参见图4;
步骤S5:将筒形支座2旋转至铣刀7对准坯料1的轴向孔11加工位置,然后筒形支座2停止旋转,将铣刀7按照预设的轴向孔11加工轨迹进给,完成轴向孔11的加工,参见图5;
步骤S6:更换自旋转的法向孔翻边旋轮8,将法向孔翻边旋轮8对准坯料1上的法向孔9,筒形支座2不旋转,法向孔翻边旋轮8按照预设的旋压轨迹旋转进给,完成法向孔9的翻边旋压,参见图6;
步骤S7:更换自旋转的轴向孔翻边旋轮10,将轴向孔翻边旋轮10对准坯料1上的轴向孔11,筒形支座2不旋转,轴向孔翻边旋轮10按照预设的旋压轨迹旋转进给,完成轴向孔11的翻边旋压,参见图7;
步骤S8:更换自旋转的中心孔翻边旋轮4,筒形支座2旋转,利用中心孔翻边旋轮4对中心孔6进给修形,完成中心孔6的翻边修形,参见图8;
步骤S9:利用旋压机床上自带的轮廓检测设备,完成工件轮廓精度检测并将数据记录,根据轮廓检测数据进行工件修形和切边,完成曲面薄壁封头的最终成型,曲面薄壁封头如图9所示。
在本实施例中,中心孔翻边旋轮4、法向孔翻边旋轮8和轴向孔翻边旋轮10均采用自旋转的仿形翻边旋轮。
现有的具有翻边孔(如中心孔6、轴向孔11和法向孔9)的曲面薄壁封头,通常是由瓜瓣焊接而成,在焊接前的分瓣零件制造时将翻边孔完成翻边,翻边孔的加工方式可以采用冲压、蠕变、手工等工艺。这种生产方式在封头件整体成形时,一方面由于拆模困难、设备的施工空间限制,其手动实施难度大,同时还会存在高昂的成本、模具多、更换工装模具时间久、定位精度差等问题。
本发明充分考虑了封头无模旋压工艺的特性以及无模旋压设备的特点,提出了一种包含中心孔6翻边、轴向孔11翻边和法向孔9翻边等各种翻边孔形态的薄壁曲面封头的旋压方法。在旋压过程中,充分利用无模旋压装备的多自由度和旋压过程中的无模特性,分别将中心孔6翻边、封头曲面成型、轴向孔11翻边以及法向孔9翻边工艺合理穿插安排,使其在一个设备上完成薄壁曲面封头成型以及曲面封头上中心孔6翻边、轴向孔11翻边和法向孔9翻边;在整个过程中,只需更换刀具,而工装夹具无需更换,保证了曲面薄壁封头旋压成型的形状精度;在翻边旋压过程中,充分利用翻边结构的特点采用自旋转的、旋轮结构仿形翻边孔结构的自旋转仿形翻边旋轮,可以灵活的实现曲面上任意位置的轴向孔11和法向孔9的翻边旋压。
本发明的旋压方法,针对具有翻边孔(中心孔6、轴向孔11和法向孔9)的曲面薄壁封头的结构特点,采用先在坯料上形成中心孔6,在加热条件下对中心孔6进行翻边旋压,然后进行坯料曲面轮廓的旋压,再在坯料上加工法向孔9和轴向孔11,然后分别对法向孔9和轴向孔11进行翻边旋压的方式。由于中心孔6比较大,加工和翻边中心孔6时的坯料变形较多,在翻边旋压形成中心孔6的过程中势必会引起坯料的整体下沉,本发明采用先形成中心孔6,再进行曲面轮廓旋压,然后形成法向孔9和形成轴向孔11的方式,可以保证坯料曲面轮廓的准确度。另外,本发明在完成曲面轮廓的旋压之后,再加工和翻边形成法向孔9和轴向孔11,避免了先形成法向孔9和轴向孔11而导致在曲面轮廓旋压过程中曲面不连续而无法完成曲面轮廓旋压的问题。并且,法向孔9和轴向孔11本身就是在封头的曲面上设置的,如果将法向孔9和轴向孔11的加工翻边置于曲面轮廓旋压和中心孔6翻边之前,会导致法向孔9和轴向孔11的定位困难。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。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 (4)
1.一种具有翻边孔的曲面薄壁封头的旋压方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1:将坯料切边,平面加工和机加工形成中心孔,将无模旋压装置的筒形支座安装在旋压机床的工作台上,然后将坯料用压板固定在筒形支座上,在旋压机床上安装好中心孔翻边旋轮和曲面旋压旋轮;
步骤S2:启动无模旋压装置中的加热装置对坯料进行加热,筒形支座随旋压机床的工作台旋转,将自旋转的中心孔翻边旋轮对中,中心孔翻边旋轮在坯料的中心孔内沿着预设的旋压轨迹进给,完成中心孔的翻边旋压;
步骤S3:中心孔翻边旋压完成后,将曲面旋压旋轮对中,通过曲面旋压旋轮按照预设的旋压轨迹进给,完成坯料曲面轮廓的旋压;
步骤S4:曲面轮廓旋压完成后,在旋压机床上安装好铣刀,将铣刀旋转对准坯料的法向孔加工位置,筒形支座停止旋转,将铣刀按照预设的法向孔加工轨迹进给,完成法向孔的加工;
步骤S5:将筒形支座旋转至铣刀对准坯料的轴向孔加工位置,然后筒形支座停止旋转,将铣刀按照预设的轴向孔加工轨迹进给,完成轴向孔的加工;
步骤S6:更换自旋转的法向孔翻边旋轮,将法向孔翻边旋轮对准坯料上的法向孔,筒形支座不旋转,法向孔翻边旋轮按照预设的旋压轨迹旋转进给,完成法向孔的翻边旋压;更换自旋转的轴向孔翻边旋轮,将轴向孔翻边旋轮对准坯料上的轴向孔,筒形支座不旋转,轴向孔翻边旋轮按照预设的旋压轨迹旋转进给,完成轴向孔的翻边旋压。
2.根据权利要求1所述的具有翻边孔的曲面薄壁封头的旋压方法,其特征在于,所述中心孔翻边旋轮、所述法向孔翻边旋轮和所述轴向孔翻边旋轮均为自旋转的仿形翻边旋轮。
3.根据权利要求1或2所述的具有翻边孔的曲面薄壁封头的旋压方法,其特征在于,还包括:
步骤S7:更换自旋转的中心孔翻边旋轮,筒形支座旋转,利用中心孔翻边旋轮对中心孔进给修形,完成中心孔的翻边修形。
4.根据权利要求3所述的具有翻边孔的曲面薄壁封头的旋压方法,其特征在于,还包括:
步骤S8:利用旋压机床上自带的轮廓检测设备,完成工件轮廓精度检测并将数据记录,根据轮廓检测数据进行工件修形和切边,完成曲面薄壁封头的最终成型。
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