CN113878019B - 一种基于电致塑性和冲击式的筒体加强筋的成形工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电致塑性和冲击式的筒体加强筋的成形工艺，属于筒体加工领域。本发明的基于电致塑性和冲击式的筒体加强筋的成形工艺，通过冲击电致塑性的材料一次性成形了筒体的加强筋，该工艺具有适于钛合金等难加工材料、效率高、使用范围广、无焊缝质量好、节约材料和能量、生产成本低的优点。本发明使用偏心冲压的原理，工作载荷小、适用范围广，可对筒的内外筋进行加工。本发明使用电致塑性去成型解决了钛合金、高强钢等材料冷加工时材料塑性低、延展性差，难以加工的问题，同时克服了钛合金、高强钢高温加工存在的工件精度差、微观组织难以控制的缺点。
Description
技术领域
本发明属于筒体加工领域，尤其是一种基于电致塑性和冲击式的筒体加强筋的成形工艺。
背景技术
带有加强筋的大型薄壁筒体为运载火箭燃料箱、发动机壳体的主要组成部分。此类零件具有直径大、壁厚薄、加工精度和质量要求高的特点，因此制造难度极大。
目前，国内外仅有两种有效的方法加工此类零件，“滚弯成形+化学铣削+焊接”或“高速数控铣削+等距压弯成形+焊接”的工艺路线，两种工艺均存在工艺复杂、生产效率低、质量难以保证、成本高、材料和能量浪费严重等不足。如整体轧制、旋压的加工方式，存在模具复杂、成本高、设备复杂及吨位大的问题。这些问题在加工钛合金筒体时更加突出，严重制约了钛合金这类强度高、质量轻但是常温塑性差的难加工材料的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于电致塑性和冲击式的筒体加强筋的成形工艺。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种基于电致塑性和冲击式的筒体加强筋的成形工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将筒体坯料套设在内模筒外围，将筒体坯料的下端固定于底板上；
将环套大开口端向下，套在筒体坯料外围；将冲头移至环套的上端面上方；将外电极设在冲头斜下方且与筒体坯料外表面接触，内电极设在冲头斜上方且与内模内表面接触；
(2)在内电极和外电极之间通高频电流，使两者之间的筒体坯料产生电致塑性；
(3)使冲头向下冲击环套，底板和内模筒进行自转和向上移动，持续以上动作，直至环套到达筒体坯料底部。
进一步的，步骤还包括：
将挡板设在环套的上端面上方。
进一步的，所述挡板为1个或多个。
进一步的，所述挡板与冲头在周向对称分布。
进一步的，所述环套内表面呈锥形，下端开口大、上端开口小；
环套的最小内径小于筒体坯料的外径，环套的最大内径大于筒体坯料的外径。
进一步的，环套内缘沿轴向开有梯形槽，所述梯形槽的下端开口大，上端开口小，上端开口的形状对应于待加工的加强筋的形状；
所述梯形槽的数目及分布对应于目标件带筋筒体上的加强筋的数目和分布。
进一步的，所述梯形槽上下边缘均有圆角。
进一步的，所述筒体坯料的材质为钛合金或高强钢。
一种基于电致塑性和冲击式的筒体加强筋的成形工艺，包括以下步骤：
将筒体坯料设在外模筒内，筒体坯料的下端固定于底板上；
将环套大开口端向下，套在筒体坯料内；将冲头移至环套的上端面上方；将外电极设在冲头斜下方且与筒体坯料外表面接触，内电极设在冲头斜上方且与内模内表面接触；
在内电极和外电极之间通高频电流，使两者之间的筒体坯料产生电致塑性；
使冲头向下冲击环套，底板和外模筒进行自转和向上移动，持续以上动作，直至环套到达筒体坯料底部；
所述环套外围呈锥形，下端开口大、上端开口小；
所述环套外围设有用于加工加强筋的槽。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的基于电致塑性和冲击式的筒体加强筋的成形工艺，通过冲击电致塑性的材料一次性成形了筒体的加强筋，该工艺具有适于钛合金等难加工材料、效率高、使用范围广、无焊缝质量好、节约材料和能量、生产成本低的优点。本发明使用偏心冲压的原理，工作载荷小、适用范围广，可对筒的内外筋进行加工。本发明使用电致塑性去成型解决了钛合金、高强钢等材料冷加工时材料塑性低、延展性差，难以加工的问题，同时克服了钛合金、高强钢高温加工存在的工件精度差、微观组织难以控制的缺点。本发明使用的冲头等原件的形状、运动规律简单，易于构建相关工装和设备，成本可控、可行性良好。
附图说明
图1是实施例的工作原理示意图；
图2是实施例的工作原理等轴示意图；
图3是实施例的环套示意图；
图4是本发明的筒体坯料示意图；
图5是实施例加工的带筋筒体示意图，其中，图5(a)为带筋筒体的俯视图，图5(b)为带筋筒体的主视图。
其中：1-底板，2-挡块，3-内模筒，4-冲头，5-环套，6-筒体坯料，7-带筋筒体，8-外电极，9-内电极。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明提出一种适用于带筋筒体加工的工艺，尤其是钛合金、高强钢等难加工的材料，以冲头高频冲击旋转中的倾斜环套和筒体坯料，同时在冲击加工区域通以高频电流实现电致塑性，最终达到成形加工目的，可以加工筒体内筋或者外筋。
实施例1
参见图1和图2，图1和图2是实施例的工作原理示意图和工作原理等轴示意图；内模筒3采用导电材料制成，表面光滑，内模筒3的外径等于筒体坯料6的内径，高度大于筒体坯料6高度。环套5内表面呈锥形，下端开口大、上端开口小。环套5的最小内径小于筒体坯料6的外径，环套5的整体内径大于目标件带筋筒体7不含加强筋时的外径，环套5的最大内径大于筒体坯料6的外径。环套5内缘沿轴向开有梯形槽，梯形槽的下端开口大，上端开口小，上端开口的形状与带筋筒体7的加强筋的形状相对应，梯形槽上下边缘均有圆角，梯形槽的数目及分布对应于目标件带筋筒体7上的加强筋的数目和分布，实施例的环套结构示意图参见图3。挡块2的数目视加工情况而定，如成形状况良好，可不使用。内电极9和外电极8分别位于冲击区域的外侧斜下方和内侧斜上方，内电极9与内模筒3相接触、外电极8与筒体坯料6相接触。筒体坯料6的结构示意图见图4。
加工开始前进行安装，将筒体坯料6安装在内模筒3外，并将其下端固定于底板1上。将环套5大开口端向下，套在筒体坯料6外围。将冲头4移动至工作位，即环套5的上端面上方，保证冲头4能有较大的冲击面并且不能到成形后的筋。将挡板2移至环套5的上端面上方且与冲头在周向对称分布。挡板2距离环套5的高度，视情况而定，大距离提高成形效率，小距离提高成形精度。外电极8设在冲头4斜下方且与筒体坯料6外表面接触；内电极9设在冲头4斜上方且与内模3表面接触。挡板2用于控制变形程度，防止单次冲压变形过大。
加工开始后，先在内电极9和外电极8之间通以高频电流，使冲头4冲击区域产生电致塑性。其后，启动冲头4向下高速冲击环套5的边缘。然后再启动底板1和内模筒3的自转，带动筒体坯料6和环套5转动。底板1和内模筒3带动筒体坯料6缓缓向上移动，并且冲头4保持高速冲击环套5的运动，冲击速度300次/min以上。
结束加工时，首先停止底板1和内模筒3的转动和移动，再停止冲头4的冲击运动。然后，关闭内电极9和外电极8之间的高频电流，并将内电极9和外电极8分别向内侧和外侧移动，脱离筒体坯料6和内模筒3。其后，向下移动底板1和内模筒3，脱离筒体坯料6。其后，将加工后的筒体坯料6脱离内模筒3和底板1。最后通过外部敲击、拉拔或者直接切断端部的方式将环套4从筒体坯料6脱离，得到带筋筒体7，带筋筒体7的结构参见图5，图5(a)为带筋筒体的俯视图，图5(b)为带筋筒体的主视图。
实施例是以筒体外筋加工为例进行说明，当加工内筋时仅需改用内置式的环套、电极并作改变即可。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于电致塑性和冲击式的筒体加强筋的成形工艺，采用偏心冲压，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将筒体坯料(6)套设在内模筒(3)外围，将筒体坯料(6)的下端固定于底板(1)上；
将环套(5)大开口端向下，套在筒体坯料(6)外围；将冲头(4)移至环套(5)的上端面上方；将外电极(8)设在冲头(4)斜下方且与筒体坯料(6)外表面接触，内电极(9)设在冲头(4)斜上方且与内模(3)内表面接触；
(2)在内电极(9)和外电极(8)之间通高频电流，使两者之间的筒体坯料(6)产生电致塑性；
(3)使冲头(4)向下冲击环套(5)，底板(1)和内模筒(3)进行自转和向上移动，持续以上动作，直至环套(5)到达筒体坯料(6)底部；
所述环套(5)内表面呈锥形，下端开口大、上端开口小；
环套(5)的最小内径小于筒体坯料(6)的外径，环套(5)的最大内径大于筒体坯料(6)的外径；环套(5)内缘沿轴向开有梯形槽，所述梯形槽的下端开口大，上端开口小，上端开口的形状对应于待加工的加强筋的形状；
所述梯形槽的数目及分布对应于目标件带筋筒体(7)上的加强筋的数目和分布。
2.根据权利要求1所述的基于电致塑性和冲击式的筒体加强筋的成形工艺，其特征在于，步骤(1)还包括：
将挡板(2)设在环套(5)的上端面上方。
3.根据权利要求2所述的基于电致塑性和冲击式的筒体加强筋的成形工艺，其特征在于，所述挡板(2)为1个或多个。
4.根据权利要求2所述的基于电致塑性和冲击式的筒体加强筋的成形工艺，其特征在于，所述挡板(2)与冲头(4)在周向对称分布。
5.根据权利要求1所述的基于电致塑性和冲击式的筒体加强筋的成形工艺，其特征在于，所述梯形槽上下边缘均有圆角。
6.根据权利要求1所述的基于电致塑性和冲击式的筒体加强筋的成形工艺，其特征在于，所述筒体坯料(6)的材质为钛合金或高强钢。
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB321017A (en) * | 1928-09-21 | 1929-10-31 | Bromford Tube Company Ltd | Improvements relating to the manufacture of tubes, rods or bars |
| CN103071718A (zh) * | 2013-02-20 | 2013-05-01 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种薄壁环筋筒形件的整体成形工艺方法 |
| CN203400966U (zh) * | 2013-04-17 | 2014-01-22 | 天津世耀安防科技有限公司 | 一种旋压精密拉伸机 |
| CN104624766A (zh) * | 2014-12-24 | 2015-05-20 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 电塑性滚珠旋压成形装置及方法 |
| CN106181233A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-12-07 | 南京工程学院 | 一种单面复杂的大尺寸扁平零件的精密成形工艺 |
| CN107008836A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-08-04 | 武汉理工大学 | 一种螺旋锥齿轮摆辗成形方法 |
| CN107138583A (zh) * | 2017-06-13 | 2017-09-08 | 太原科技大学 | 一种轴向大承载高速滚珠旋压机 |
| CN108246902A (zh) * | 2018-01-09 | 2018-07-06 | 南京航空航天大学 | 含钛层状复合管自增量旋压热力耦合同步成形装置及方法 |
| CN111283994A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-06-16 | 长安大学 | 一种内筋筒的加工装置及加工方法 |
| CN111346963A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-06-30 | 长安大学 | 一种带纵向内筋的薄壁筒体的加工旋轮及基于其的加工方法 |
| CN211915216U (zh) * | 2020-02-10 | 2020-11-13 | 大连理工大学 | 带沟槽结晶器铜管的成形模具 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108927416B (zh) * | 2018-07-09 | 2019-07-23 | 中国兵器工业第五九研究所 | 一种开放内型正反挤压复合成形方法 |
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Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB321017A (en) * | 1928-09-21 | 1929-10-31 | Bromford Tube Company Ltd | Improvements relating to the manufacture of tubes, rods or bars |
| CN103071718A (zh) * | 2013-02-20 | 2013-05-01 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种薄壁环筋筒形件的整体成形工艺方法 |
| CN203400966U (zh) * | 2013-04-17 | 2014-01-22 | 天津世耀安防科技有限公司 | 一种旋压精密拉伸机 |
| CN104624766A (zh) * | 2014-12-24 | 2015-05-20 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 电塑性滚珠旋压成形装置及方法 |
| CN106181233A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-12-07 | 南京工程学院 | 一种单面复杂的大尺寸扁平零件的精密成形工艺 |
| CN107008836A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-08-04 | 武汉理工大学 | 一种螺旋锥齿轮摆辗成形方法 |
| CN107138583A (zh) * | 2017-06-13 | 2017-09-08 | 太原科技大学 | 一种轴向大承载高速滚珠旋压机 |
| CN108246902A (zh) * | 2018-01-09 | 2018-07-06 | 南京航空航天大学 | 含钛层状复合管自增量旋压热力耦合同步成形装置及方法 |
| CN211915216U (zh) * | 2020-02-10 | 2020-11-13 | 大连理工大学 | 带沟槽结晶器铜管的成形模具 |
| CN111283994A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-06-16 | 长安大学 | 一种内筋筒的加工装置及加工方法 |
| CN111346963A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-06-30 | 长安大学 | 一种带纵向内筋的薄壁筒体的加工旋轮及基于其的加工方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 变壁厚筒体构件引伸-辊挤复合成形技术及装置研究;吴晶莹;赵熹;焦大勇;崔亚;;兵器材料科学与工程;20150331(第02期);第31-35页 * |
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| Publication number | Publication date |
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