CN113042665B - 整体燃料贮箱箱体轴向-周向约束辗压复合成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种整体燃料贮箱箱体轴向‑周向约束辗压复合成形方法，包括以下步骤：S1、终锻件设计；S2、预锻件设计；S3、L型截面预制环坯设计；S4、坯料设计；S5、环件轧制预制坯成形：用于环件轧制预制坯成形的模具包括轴向轧辊、芯辊、驱动辊和导轨，其中芯辊呈阶梯型，芯辊母线形状与预制环坯内壁型面母线形状相同，芯辊中用于成形大端环体的模具型腔位于下方，用于成形小端环体的模具型腔位于上方；S6、轴向辗压预成形；S7、周向约束辗压终成形。本发明不仅能够避免分体式制造方法中焊缝的存在对燃料贮箱箱体力学性能的损失，而且能够获得金属流线连续，组织状态更均匀细密的燃料贮箱箱体，因此该方法能够显著提高燃料贮箱箱体的力学性能。

Description

整体燃料贮箱箱体轴向-周向约束辗压复合成形方法
技术领域
本发明涉及整体燃料贮箱箱体制造技术领域，更具体地说，涉及一种整体燃料贮箱箱体轴向-周向约束辗压复合成形方法。
背景技术
燃料贮箱是运载火箭等装备重要的承载构件。该构件不仅需要承载燃料贮箱内高压燃料的超高压力，又要承载装备服役过程中的巨大推力，力学性能要求十分苛刻。同时，燃料贮箱箱体不仅尺寸大，壁厚薄，而且由薄壁直筒、薄壁叉形环和薄壁球形箱底三部分组成，几何形状十分复杂。苛刻性能需求和复杂几何形状显著增大了燃料贮箱箱体的制造难度。目前，燃料贮箱箱体的制造方法是分体式的制造方法，具体过程为：首先分别制造薄壁直筒、薄壁叉形环和薄壁球形箱底，再采用焊接工艺将三部分焊接成整体，从而获得燃料贮箱箱体。该制造方法不仅工序复杂、加工效率低、能耗大、成本高，而且由于焊缝的存在严重削弱了燃料贮箱箱体的力学性能。因此，分体式制造方法已经难以满足新一代装备对燃料贮箱箱体更高性能的需求。塑性成形技术是一种先进的制造技术，该技术具有产品性能优、加工效率高、制造成本低等优点，十分适用于制造性能要求高、形状复杂的构件。因此，发展燃料贮箱箱体整体塑性成形技术是提升燃料贮箱力学性能和制造效率的重要途径。然而，目前尚无关于燃料贮箱箱体整体塑性成形技术的相关报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种整体燃料贮箱箱体轴向-周向约束辗压复合成形方法，能够实现燃料贮箱的整体塑性成形，显著提升燃料贮箱的力学性能和制造效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种整体燃料贮箱箱体轴向-周向约束辗压复合成形方法，整体燃料贮箱箱体包括薄壁直筒、薄壁箱底和支撑筒，成形方法包括以下步骤：
S1、终锻件设计：将运载火箭整体燃料贮箱箱体的薄壁直筒、薄壁箱底和支撑筒合并成一个实体，在薄壁直筒端部设置纵向飞边，在薄壁箱底端部设置横向飞边，即可获得运载火箭整体燃料贮箱箱体终锻件；
S2、预锻件设计：在步骤S1所设计的终锻件基础上，将终锻件薄壁直筒转换为预锻件厚壁直筒，预锻件厚壁直筒外壁半径等于终锻件薄壁直筒外壁半径，预锻件厚壁直筒厚度与高度满足公式(1)，预锻件厚壁直筒厚度必须保证终成形过程中塑性变形能够从厚壁直筒内壁穿透至厚壁直筒外壁；将终锻件薄壁箱底转换为预锻件厚壁箱底，预锻件厚壁箱底外球面半径等于终锻件薄壁箱底外球面半径，预锻件厚壁箱底内球面半径由公式(2)计算所得，预锻件厚壁箱底体积等于终锻件薄壁箱底体积；预锻件支撑筒与终锻件支撑筒尺寸相同；
Figure GDA0003733939810000021
Figure GDA0003733939810000022
式中，hyt为预锻件厚壁直筒高度，hzt为终锻件薄壁直筒高度，r1为终锻件薄壁直筒内壁半径，r2为终锻件薄壁直筒外壁半径，t为预锻件厚壁直筒厚度，r3为终锻件薄壁箱底内球面半径，r4为预锻件厚壁箱底内球面半径；
S3、L型截面预制环坯设计：L型截面预制环坯分为大端环体和小端环体两部分；大端环体是在步骤S2所设计的预锻件基础上，将预锻件厚壁箱底和支撑筒转换成矩形截面环体，矩形截面环体外壁半径等于预锻件厚壁直筒外壁半径，矩形截面环体内壁半径由公式(3)计算所得；将矩形截面环体中超过预锻件内壁型面的金属切除，将被切除的金属补偿到矩形截面环体的轴向端面，获得L型截面预制环坯大端环体；大端环体高度hp由公式(4)计算所得；小端环体形状与步骤S2所设计预锻件的厚壁直筒形状相同；
rp＝r2-mt (3)
Figure GDA0003733939810000023
其中，Vc为预锻件厚壁箱底和预锻件支撑筒体积之和；Vq为矩形截面环体中被切除金属的体积；m为大端环体内壁半径系数，其取值为1～2；
S4、坯料设计：用于成形运载火箭整体燃料贮箱箱体的坯料为具有矩形截面的厚壁环形坯料，厚壁环形坯料高度等于L型截面预制环坯高度，厚壁环形坯料壁厚为L型截面预制环坯最大壁厚的λ倍，λ为环件轧制工艺的轧制比，厚壁环形坯料外径由公式(5)计算；
Figure GDA0003733939810000031
S5、环件轧制预制坯成形：用于环件轧制预制坯成形的模具包括轴向轧辊、芯辊、驱动辊和导轨，其中芯辊呈阶梯型，芯辊母线形状与预制环坯内壁型面母线形状相同，芯辊中用于成形大端环体的模具型腔位于下方，用于成形小端环体的模具型腔位于上方；将步骤S4设计的厚壁环形坯料放入环件轧制模具内，厚壁环形坯料内表面与芯辊接触，厚壁环形坯料外表面与驱动辊接触，厚壁环形坯料轴向端面与轴向轧辊接触，厚壁环形坯料轴向下端面与导轨接触；厚壁环形坯料在驱动辊和芯辊的径向辗压下发生径向变形，同时在轴向锥辊的轴向辗压下发生轴向变形，使得厚壁环形坯料同时发生直径扩大、壁厚减薄和高度减小变形，逐渐变形成步骤S3所设计的L型截面预制环坯；
S6、轴向辗压预成形：用于轴向辗压预成形的模具由锥模、凹模和卸料顶块组成；将步骤S5所得L型截面预制环坯垂直翻转后放入凹模内，L型截面预制环坯小端环体整个型面与凹模型腔发生全接触，L型截面预制环坯大端环体上端面与锥模接触；凹模绕自身轴线作旋转运动，并带动L型截面预制环坯作旋转运动；锥模绕自身轴线作旋转运动的同时沿L型截面预制环坯轴向作进给运动，对L型截面预制环坯大端环体进行辗压变形；轴向辗压锥模旋转角速度ωz和凹模旋转角速度ωa满足公式(6)；在锥模和凹模的共同作用下，L型截面预制环坯大端环体逐渐变形成厚壁箱底和支撑筒，L型截面小端环体形状保持不变，最终获得步骤S2所设计的预锻件；轴向辗压预成形后，驱动凹模型腔底部的卸料顶块向上运动，推动预锻件与凹模分离，实现预锻件脱模；
ωama＝ωzmz (6)
式中，ma为锥模轮廓线到凹模轴线的平均距离，mz为锥模端面轮廓线到锥模轴线的平均距离；
S7、周向约束辗压终成形：用于周向约束辗压终成形的模具由芯模和约束模组成，其中约束模由约束模筒体和约束模镶块组成；将步骤S6所得预锻件垂直翻转后放入约束模内，预锻件支撑筒型面和预锻件厚壁箱底外表面与约束模型腔完全接触，实现预锻件定位；约束模筒体和约束模镶块绕自身轴线作同向等速旋转运动，并带动预锻件作旋转运动；芯模绕自身轴线作旋转运动的同时沿预锻件径向作进给运动，对预锻件进行径向辗压变形；芯模旋转角速度ωx和约束模旋转角速度ωy满足公式(7)；在芯模、约束模筒体和约束模镶块共同作用下，预锻件厚壁直筒区金属发生轴向流动，预锻件厚壁箱底区金属发生径向流动，逐渐变形成步骤S1设计的终锻件；此后，将芯模撤离约束模型腔，约束模镶块沿轴向进给，推动终锻件与约束模筒体分离，实现终锻件脱模；
ωxmx＝ωy(mx+s) (7)
式中，mx为芯模型面轮廓线到芯模轴线的平均距离，s为任意时刻芯模轴线到约束模轴线距离。
上述方案中，步骤S6中锥模设计方法为：在预锻件任一轴截面上获取预锻件厚壁箱底外表面和支撑筒内表面轮廓线，将该轮廓线两端延伸10～50mm，获得锥模母线；过锥模母线内侧端点作厚壁箱底球面法线；以锥模母线内侧端点为基准点将法线向外偏转角度γ，获得锥模轴线；将锥模母线绕锥模轴线旋转一周，即可获得轴向辗压锥模。
上述方案中，法线向外偏转角度γ的选取原则为：锥模母线上任意一点绕锥模轴线旋转所得圆轨迹与预锻件型面交点个数不大于1。
上述方案中，所述轴向辗压锥模大端背部设有用于夹持安装的台阶轴。
实施本发明的整体燃料贮箱箱体轴向-周向约束辗压复合成形方法，具有以下有益效果：
(1)相比现有的燃料贮箱箱体分体式制造方法，本发明的整体燃料贮箱箱体轴向-周向约束辗压复合成形方法能够实现燃料贮箱箱体的整体成形。该方法不仅能够避免分体式制造方法中焊缝的存在对燃料贮箱箱体力学性能的损失，而且能够获得金属流线连续，组织状态更均匀细密的燃料贮箱箱体，因此该方法能够显著提高燃料贮箱箱体的力学性能。
(2)本发明的整体燃料贮箱箱体轴向-周向约束辗压复合成形方法中，各成形工序均能够实现近净成形，因此材料利用率高；并且，各成形工序的成形过程均可在几秒内完成，因此制造效率高。
(3)本发明的整体燃料贮箱箱体轴向-周向约束辗压复合成形方法属于连续局部塑性成形工艺的范畴，能够显著降低成形载荷，实现小吨位装备成形大尺寸燃料贮箱箱体。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为整体燃料贮箱箱体结构示意图；
图2为整体燃料贮箱箱体终锻件示意图；
图3为整体燃料贮箱箱体预锻件示意图；
图4为整体燃料贮箱箱体L型截面预制环坯示意图；
图5为整体燃料贮箱箱体环件轧制预制坯成形示意图；
图6为整体燃料贮箱箱体轴向辗压预成形锥模设计原理图；
图7为整体燃料贮箱箱体轴向辗压预成形示意图；
图8为整体燃料贮箱箱体周向约束辗压终成形示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
图1为本实例中待成形的运载火箭整体燃料贮箱箱体，该箱体由薄壁直筒1、薄壁箱底2和支撑筒3三个部分组成，其主要尺寸参数如表1所示。
表1运载火箭整体燃料贮箱箱体主要尺寸参数
Figure GDA0003733939810000051
S1、终锻件设计：将运载火箭整体燃料贮箱箱体的薄壁直筒1、薄壁箱底2和支撑筒3合并成一个实体，在薄壁直筒1端部设置纵向飞边，在薄壁箱底2端部设置横向飞边，即可获得运载火箭整体燃料贮箱箱体终锻件。图2为运载火箭整体燃料贮箱箱体终锻件示意图。
S2、预锻件设计：在步骤S1所设计的终锻件基础上，将终锻件薄壁直筒1转换为预锻件厚壁直筒4，预锻件厚壁直筒4外壁半径等于终锻件薄壁直筒1外壁半径。为保证终成形过程中塑性变形能够从厚壁直筒4内壁穿透至厚壁直筒4外壁，预锻件厚壁直筒4厚度取35mm；根据公式(1)计算预锻件厚壁直筒4高度为87.93mm。将终锻件薄壁箱底2转换为预锻件厚壁箱底5，预锻件厚壁箱底5外球面半径等于终锻件薄壁箱底2外球面半径，预锻件厚壁箱底5内球面半径由公式(2)计算得815.5mm，预锻件厚壁箱底5体积等于终锻件薄壁箱底2体积；预锻件支撑筒3与终锻件支撑筒3尺寸相同；
Figure GDA0003733939810000061
Figure GDA0003733939810000062
式中，hyt为预锻件厚壁直筒4高度，hzt为终锻件薄壁直筒1高度，r1为终锻件薄壁直筒1内壁半径，r2为终锻件薄壁直筒1外壁半径，t为预锻件厚壁直筒4厚度，r3为终锻件薄壁箱底2内球面半径，r4为预锻件厚壁箱底5内球面半径；
S3、L型截面预制环坯设计：L型截面预制环坯分为大端环体7和小端环体8两部分，如图4所示，大端环体7是在步骤S2所设计的预锻件基础上，将预锻件厚壁箱底5和支撑筒3转换成矩形截面环体6，矩形截面环体6外壁半径等于预锻件厚壁直筒4外壁半径，矩形截面环体6内壁半径rp由公式(3)计算所得，取m＝1.8，求得rp＝437mm。将矩形截面环体6中超过预锻件内壁型面的金属切除，将被切除的金属补偿到矩形截面环体6的轴向端面，获得L型截面预制环坯大端环体7，根据公式(4)，计算大端环体7高度hp＝57.35mm。小端环体8形状与步骤S2所设计预锻件的厚壁直筒4形状相同。
rp＝r2-mt (3)
Figure GDA0003733939810000063
其中，Vc为预锻件厚壁箱底5和预锻件支撑筒3体积之和；Vq为矩形截面环体6中被切除金属的体积；m为大端环体7内壁半径系数，其取值为1.8；
S4、坯料设计：用于成形运载火箭整体燃料贮箱箱体的坯料为具有矩形截面的厚壁环形坯料，厚壁环形坯料高度等于L型截面预制环坯高度，厚壁环形坯料壁厚为L型截面预制环坯最大壁厚的λ倍，λ为环件轧制工艺的轧制比，本实例中取λ＝1.5，厚壁环形坯料外径由公式(5)计算所得为rw＝253.4mm；
Figure GDA0003733939810000071
S5、环件轧制预制坯成形：用于环件轧制预制坯成形的模具包括轴向轧辊9、芯辊10、驱动辊11和导轨12，如图5所示，其中芯辊呈阶梯型，芯辊母线形状与预制环坯内壁型面母线形状相同，芯辊中用于成形大端环体7的模具型腔位于下方，用于成形小端环体8的模具型腔位于上方，避免环件轧制预制坯成形过程中环形坯料产生爬辊现象；将步骤S4设计的厚壁环形坯料放入环件轧制模具内，厚壁环形坯料内表面与芯辊接触，厚壁环形坯料外表面与驱动辊接触，厚壁环形坯料轴向端面与轴向轧辊接触，厚壁环形坯料轴向下端面与导轨接触；厚壁环形坯料在驱动辊和芯辊的径向辗压下发生径向变形，同时在轴向锥辊的轴向辗压下发生轴向变形，使得厚壁环形坯料同时发生直径扩大、壁厚减薄和高度减小变形，逐渐变形成步骤S3所设计的L型截面预制环坯；
S5、轴向辗压预成形：用于轴向辗压预成形的锥模设计原理如图6所示，在预锻件任一轴截面上获取预锻件厚壁箱底5外表面和支撑筒3内表面轮廓线，将该轮廓线两端延伸10～50mm，获得锥模母线g。过锥模母线内侧端点G作厚壁箱底5球面法线n。以端点G为基准点将法线n向外偏转角度γ，获得锥模轴线f。将锥模母线g绕锥模轴线f旋转一周，即可获得轴向辗压锥模。本实例中，为保证锥模母线g上任意一点绕锥模轴线f旋转所得圆轨迹与预锻件型面交点个数不大于1，并且确保轴向辗压锥模具有足够强度，取γ＝30°。轴向辗压锥模大端背部设有用于夹持安装的台阶轴。
用于轴向辗压预成形的模具由锥模13、凹模14和卸料顶块15组成，如图7所示。将步骤S5所得L型截面预制环坯垂直翻转后放入凹模内，L型截面预制环坯小端环体8整个型面与凹模型腔发生全接触，L型截面预制环坯大端环体7上端面与锥模接触。凹模绕自身轴线作旋转运动，并带动L型截面预制环坯作旋转运动。锥模绕自身轴线作旋转运动的同时沿L型截面预制环坯轴向作进给运动，对L型截面预制环坯大端环体7进行辗压变形。轴向辗压锥模旋转角速度ωz和凹模旋转角速度ωa满足公式(6)。在锥模和凹模的共同作用下，L型截面预制环坯大端环体7逐渐变形成厚壁箱底5和支撑筒3，L型截面小端环体8形状保持不变，最终获得步骤S2所设计的预锻件。轴向辗压预成形后，驱动凹模型腔底部的卸料顶块向上运动，推动预锻件与凹模分离，实现预锻件脱模。
ωama＝ωzmz (6)
式中，ma为锥模轮廓线到凹模轴线的平均距离，mz为锥模端面轮廓线到锥模轴线的平均距离。
S7、周向约束辗压终成形：用于周向约束辗压终成形的模具由芯模16和约束模组成，其中约束模由约束模筒体17和约束模镶块18组成，如图8所示。将步骤S6所得预锻件垂直翻转后放入约束模内，预锻件支撑筒3型面和预锻件厚壁箱底5外表面与约束模型腔完全接触，实现预锻件定位。约束模筒体和约束模镶块绕自身轴线作同向等速旋转运动，并带动预锻件作旋转运动。芯模绕自身轴线作旋转运动的同时沿预锻件径向作进给运动，对预锻件进行径向辗压变形。芯模旋转角速度ωx和约束模旋转角速度ωy满足公式(7)。在芯模、约束模筒体和约束模镶块共同作用下，预锻件厚壁直筒4区金属发生轴向流动，预锻件厚壁箱底5区金属发生径向流动，逐渐变形成步骤S1设计的终锻件。此后，将芯模撤离约束模型腔，约束模镶块沿轴向进给，推动终锻件与约束模筒体分离，实现终锻件脱模。
ωxmx＝ωy(mx+s) (7)
式中，mx为芯模型面轮廓线到芯模轴线的平均距离，s为任意时刻芯模轴线到约束模轴线距离。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (4)

1.一种整体燃料贮箱箱体轴向-周向约束辗压复合成形方法，整体燃料贮箱箱体包括薄壁直筒、薄壁箱底和支撑筒，其特征在于，成形方法包括以下步骤：
S1、终锻件设计：将运载火箭整体燃料贮箱箱体的薄壁直筒、薄壁箱底和支撑筒合并成一个实体，在薄壁直筒端部设置纵向飞边，在薄壁箱底端部设置横向飞边，即可获得运载火箭整体燃料贮箱箱体终锻件；
S2、预锻件设计：在步骤S1所设计的终锻件基础上，将终锻件薄壁直筒转换为预锻件厚壁直筒，预锻件厚壁直筒外壁半径等于终锻件薄壁直筒外壁半径，预锻件厚壁直筒厚度与高度满足公式(1)，预锻件厚壁直筒厚度必须保证终成形过程中塑性变形能够从厚壁直筒内壁穿透至厚壁直筒外壁；将终锻件薄壁箱底转换为预锻件厚壁箱底，预锻件厚壁箱底外球面半径等于终锻件薄壁箱底外球面半径，预锻件厚壁箱底内球面半径由公式(2)计算所得，预锻件厚壁箱底体积等于终锻件薄壁箱底体积；预锻件支撑筒与终锻件支撑筒尺寸相同；
Figure FDA0003755543860000011
Figure FDA0003755543860000012
式中，hyt为预锻件厚壁直筒高度，hzt为终锻件薄壁直筒高度，r1为终锻件薄壁直筒内壁半径，r2为终锻件薄壁直筒外壁半径，t为预锻件厚壁直筒厚度，r3为终锻件薄壁箱底内球面半径，r4为预锻件厚壁箱底内球面半径；
S3、L型截面预制环坯设计：L型截面预制环坯分为大端环体和小端环体两部分；大端环体是在步骤S2所设计的预锻件基础上，将预锻件厚壁箱底和支撑筒转换成矩形截面环体，矩形截面环体外壁半径等于预锻件厚壁直筒外壁半径，矩形截面环体内壁半径由公式(3)计算所得；将矩形截面环体中超过预锻件内壁型面的金属切除，将被切除的金属补偿到矩形截面环体的轴向端面，获得L型截面预制环坯大端环体；大端环体高度hp由公式(4)计算所得；小端环体形状与步骤S2所设计预锻件的厚壁直筒形状相同；
rp＝r2-mt(3)
Figure FDA0003755543860000021
其中，Vc为预锻件厚壁箱底和预锻件支撑筒体积之和；Vq为矩形截面环体中被切除金属的体积；m为大端环体内壁半径系数，其取值为1～2；
S4、坯料设计：用于成形运载火箭整体燃料贮箱箱体的坯料为具有矩形截面的厚壁环形坯料，厚壁环形坯料高度等于L型截面预制环坯高度，厚壁环形坯料壁厚为L型截面预制环坯最大壁厚的λ倍，λ为环件轧制工艺的轧制比，厚壁环形坯料外径由公式(5)计算；
Figure FDA0003755543860000022
S5、环件轧制预制坯成形：用于环件轧制预制坯成形的模具包括轴向锥辊、芯辊、驱动辊和导轨，其中芯辊呈阶梯型，芯辊母线形状与预制环坯内壁型面母线形状相同，芯辊中用于成形大端环体的模具型腔位于下方，用于成形小端环体的模具型腔位于上方；将步骤S4设计的厚壁环形坯料放入环件轧制模具内，厚壁环形坯料内表面与芯辊接触，厚壁环形坯料外表面与驱动辊接触，厚壁环形坯料轴向端面与轴向锥辊接触，厚壁环形坯料轴向下端面与导轨接触；厚壁环形坯料在驱动辊和芯辊的径向辗压下发生径向变形，同时在轴向锥辊的轴向辗压下发生轴向变形，使得厚壁环形坯料同时发生直径扩大、壁厚减薄和高度减小变形，逐渐变形成步骤S3所设计的L型截面预制环坯；
S6、轴向辗压预成形：用于轴向辗压预成形的模具由锥模、凹模和卸料顶块组成；将步骤S5所得L型截面预制环坯垂直翻转后放入凹模内，L型截面预制环坯小端环体整个型面与凹模型腔发生全接触，L型截面预制环坯大端环体上端面与锥模接触；凹模绕自身轴线作旋转运动，并带动L型截面预制环坯作旋转运动；锥模绕自身轴线作旋转运动的同时沿L型截面预制环坯轴向作进给运动，对L型截面预制环坯大端环体进行辗压变形；轴向辗压锥模旋转角速度ωz和凹模旋转角速度ωa满足公式(6)；在锥模和凹模的共同作用下，L型截面预制环坯大端环体逐渐变形成厚壁箱底和支撑筒，L型截面小端环体形状保持不变，最终获得步骤S2所设计的预锻件；轴向辗压预成形后，驱动凹模型腔底部的卸料顶块向上运动，推动预锻件与凹模分离，实现预锻件脱模；
ωama＝ωzmz(6)
式中，ma为锥模轮廓线到凹模轴线的平均距离，mz为锥模端面轮廓线到锥模轴线的平均距离；
S7、周向约束辗压终成形：用于周向约束辗压终成形的模具由芯模和约束模组成，其中约束模由约束模筒体和约束模镶块组成；将步骤S6所得预锻件垂直翻转后放入约束模内，预锻件支撑筒型面和预锻件厚壁箱底外表面与约束模型腔完全接触，实现预锻件定位；约束模筒体和约束模镶块绕自身轴线作同向等速旋转运动，并带动预锻件作旋转运动；芯模绕自身轴线作旋转运动的同时沿预锻件径向作进给运动，对预锻件进行径向辗压变形；芯模旋转角速度ωx和约束模旋转角速度ωy满足公式(7)；在芯模、约束模筒体和约束模镶块共同作用下，预锻件厚壁直筒区金属发生轴向流动，预锻件厚壁箱底区金属发生径向流动，逐渐变形成步骤S1设计的终锻件；此后，将芯模撤离约束模型腔，约束模镶块沿轴向进给，推动终锻件与约束模筒体分离，实现终锻件脱模；
ωxmx＝ωy(mx+s)(7)
式中，mx为芯模型面轮廓线到芯模轴线的平均距离，s为任意时刻芯模轴线到约束模轴线距离。
2.根据权利要求1所述的整体燃料贮箱箱体轴向-周向约束辗压复合成形方法，其特征在于，步骤S6中锥模设计方法为：在预锻件任一轴截面上获取预锻件厚壁箱底外表面和支撑筒内表面轮廓线，将该轮廓线两端延伸10～50mm，获得锥模母线；过锥模母线内侧端点作厚壁箱底球面法线；以锥模母线内侧端点为基准点将法线向外偏转角度γ，获得锥模轴线；将锥模母线绕锥模轴线旋转一周，即可获得轴向辗压锥模。
3.根据权利要求2所述的整体燃料贮箱箱体轴向-周向约束辗压复合成形方法，其特征在于，法线向外偏转角度γ的选取原则为：锥模母线上任意一点绕锥模轴线旋转所得圆轨迹与预锻件型面交点个数不大于1。
4.根据权利要求1所述的整体燃料贮箱箱体轴向-周向约束辗压复合成形方法，其特征在于，所述轴向辗压锥模大端背部设有用于夹持安装的台阶轴。
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