一种带“U”形加强边的薄壁环状零件的成型装置及制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于航空飞机钣金零件加工技术领域，公开了一种带“U”形加强边的薄壁环状零件的成型装置及制造方法。通过全新设计一套旋压模用于旋压成形，并将工艺流程优化为“旋压成形—焊接”，从而实现带“U”形加强边的薄壁环状零准确制造。旋压成形所使用的旋压模制造成本低，生产过程中对操作者的技能水平要求较低，成形过程主要采用机械加工，零件尺寸均匀、表面质量好，未出现产品报废等不良故障。成形后采用焊接的方式将零件两自由端进行结合，从而实现带“U”形加强边的薄壁环状零件准确制造。本发明专利技术所使用的旋压模，可以实现带“U”形加强边的环状零件的制造，并能提高零件加工质量和降低原材料损耗及废品率。降低原材料损耗及废品率。降低原材料损耗及废品率。

【技术实现步骤摘要】
一种带“U”形加强边的薄壁环状零件的成型装置及制造方法


[0001]本专利技术涉及航空飞机钣金零件加工
，尤其涉及一种带“U”形加强边的薄壁环状零件的成型装置及制造方法。

技术介绍

[0002]军机科研型号项目中，飞机空气散热器系统存在一种特殊环状加强边零件，零件采用1Cr18Ni9Ti Rδ0.5的材料制造，具体形状为内直径为φ681mm、高度为20mm的环形，一侧向外翻出弯曲半径R1mm，外壁宽度5.5mm，高度5mm的“U”形加强边，零件允许直径方向上留一处焊缝进行对缝焊接。该零件“U”形加强边尺寸较小，若使用按零件型面设计的“型胎”类工装进行成形，则需要采用榔头、铝锤等辅助工具对整个环形面进行施力，迫使板料先弯曲成“L”形，更进一步弯曲成“U”形。由于零件材料厚度较小且不锈钢材质回弹较大，手工操作板料弯曲成“L”形、“U”形的过程中，零件变形较大，不仅“U”形加强边尺寸难以控制，而且会造成φ681的环形结构变形，导致后续零件焊接后无法进行装配。此外，制造过程中手工工作量较大，造成零件表面大量锤痕、榔头印痕，而δ0.5厚度的不锈钢材料无法进行打磨处理，故零件表面质量较差。若采用整体拉深成形的方式进行制造，则拉深模制造费用高、成本大，而且由于弯曲半径较小，容易造成板料裂纹。此外，拉深成形过程中产生的大量褶皱难以完全去除，影响产品质量。上述问题造成该类零件成形存在较大难度。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于专利技术了一种带“U”形加强边的薄壁环状零件的成型装置及制造方法，制造方法通过全新设计一种旋压成形的工艺方法，并设计一套旋压模用于成形，成形后采用焊接的方式将零件两自由端进行结合，从而实现带“U”形加强边的薄壁环状零件准确制造。本专利技术所使用的旋压模，可以实现带“U”形加强边的环状零件的制造，并能提高零件加工质量和降低原材料损耗及废品率。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：一种带“U”形加强边的薄壁环状零件的成型装置，为旋压模，包括胎体1、压板2、螺母5、小压板6和尾柄9；胎体1工作型面与零件“U”形内壁形状相同；压板2为分段式压板拼接而成，分段式压板间留有间隙；压板2外形与零件环形内壁形状相同；胎体1外边缘包覆于压板2外侧；分段式压板间通过圆柱销a3、两连接杆4和螺母5连接；连接杆4上设有螺纹，螺母5两端分别连接两连接杆4；通过旋转螺母5，实现分段式压板的移动，调整压板2外侧与胎体1的间隙；小压板6固定于压板2上，将其固定于胎体1上；胎体1上安装尾柄9，用于旋压模在旋压车床三爪卡盘上装夹。
[0005]所述两连接杆4的螺纹方向相反。
[0006]所述分段式压板设置两个，二者间间隙为8mm。
[0007]所述胎体1内设有若干通孔，用于减重。
[0008]一种带“U”形加强边的薄壁环状零件的制造方法，包括步骤如下：
[0009]步骤一：直线下料；
[0010]按零件的环状内径加0.5倍材料厚度作为零件成形过程中长度不变的中性层，按此尺寸计算出零件下料的长度尺寸，然后按钣金成形公式计算“U”形加强边展开状态下的尺寸，作为下料的宽度尺寸；采用切板机完成下料；
[0011]步骤二：旋压成形前准备；
[0012]将旋压模尾柄9装入旋压床三爪卡盘内，将旋压模夹紧固定，进行坯料安装：取下小压板6和圆柱销，拧松螺母5，将2块分段式压板向中心位置移动，此时压板2与胎体1分离出一定距离，将坯料放入胎体1和压板2之间并确保坯料与胎体1底部贴合，同时坯料自由端处于2个分段式压板对合位置处；拧紧螺母5，2个分段式压板分别向胎体1移动并将坯料夹紧；继续拧动螺母5直至小压板6能够固定胎体1与压板2；
[0013]步骤三：旋压成形；
[0014]启动旋压床的电动机和旋转主轴，使转主轴带动旋压模快速旋转，控制刀架的控制杆，使刀架上固定的旋轮或旋压棒实现轴向和径向的移动，并使旋轮或旋压棒接触坯料边缘，并实现轴向和径向的进给运动，坯料在连续进给加压下弯曲，逐渐包覆于旋压模胎体1的表面而成形出“U”形结构；
[0015]步骤四：零件卸载；
[0016]零件成形完成后控制刀架的控制杆，将刀架上的旋轮或旋压棒退出，关闭旋压床旋转主轴；取下小压板6并拧松螺母5，将2块分段式压板向旋压模中心位置移动，此时压板2与胎体1分离出一定距离，零件从夹紧状态变成松弛，从水平方向将零件取出；
[0017]步骤五：测量；
[0018]具测量旋压完的零件直径、“U”形加强边弯曲半径、外壁宽度和高度、壁厚等尺寸是否符合设计图样要求；允许材料的最大变薄量为公称厚度的30％加上材料厚度的负偏差绝对值；符合要求后进行焊接与打磨，最终检测焊接质量。
[0019]本专利技术的有益效果：本专利技术设计了一种带“U”形加强边的薄壁环状零件的成型装置及制造方法，通过全新设计一套旋压模用于旋压成形，并将工艺流程优化为“旋压成形—焊接”，从而实现带“U”形加强边的薄壁环状零准确制造。旋压成形所使用的旋压模制造成本低，生产过程中对操作者的技能水平要求较低，成形过程主要采用机械加工，零件尺寸均匀、表面质量好，未出现产品报废等不良故障。在飞机机身结构中，存在大量圆形或者半圆形的钣金零件，其截面通常为L形、U形等，主要用于连接外蒙皮，其结构支撑作用。该类零件也可采用本专利技术的方法进行制造。此方法与传统的板弯件采用橡皮囊液压成形相比，采用条状板料进行零件制造，原材料使用少，工装结构简单，制造费用低，周期短。零件回弹小，外形精度高，表面无褶皱等缺陷。
附图说明
[0020]图1(a)为零件外形图；
[0021]图1(b)为图1(a)的A
‑
A剖视图；
[0022]图2(a)为旋压模结构图；
[0023]图2(b)为图2(a)的B
‑
B剖视图。
[0024]图中：1
‑
胎体；2
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压板；3
‑
圆柱销a；4
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连接杆；5
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螺母；6
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小压板；7
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圆柱销b；8
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螺钉a；9
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尾柄；10
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圆柱销c；11
‑
螺钉b。
具体实施方式
[0025]设计了一种带“U”形加强边的薄壁环状零件的成型装置，所述的制造方法主要由下料、旋压成形和焊接三个工序组成。
[0026]实施例1
[0027]第一道工序直线下料。
[0028]由于零件呈环形，“U”形加强边尺寸较小，零件成形后切割加工余量较困难，故本专利技术中尽量采用无余量加工。首先按零件的环状内径加0.5倍材料厚度作为零件成形过程中长度不变的中性层，按此尺寸计算出零件下料的长度尺寸，然后按钣金成形公式计算“U”形加强边展开状态下的尺寸，将此尺寸作为下料的宽度尺寸。上述尺寸在后续旋压成形和焊接过程中可以进行优化和调整，最终达到无余量加工。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带“U”形加强边的薄壁环状零件的成型装置，其特征在于，所述带“U”形加强边的薄壁环状零件的成型装置为旋压模，包括胎体(1)、压板(2)、螺母(5)、小压板(6)和尾柄(9)；胎体(1)工作型面与零件“U”形内壁形状相同；压板(2)为分段式压板拼接而成，分段式压板间留有间隙；压板(2)外形与零件环形内壁形状相同；胎体(1)外边缘包覆于压板(2)外侧；分段式压板间通过圆柱销a(3)、两连接杆(4)和螺母(5)连接；连接杆(4)上设有螺纹，螺母(5)两端分别连接两连接杆(4)；通过旋转螺母(5)，实现分段式压板的移动，调整压板(2)外侧与胎体(1)的间隙；小压板(6)固定于压板(2)上，将其固定于胎体(1)上；胎体(1)上安装尾柄(9)，用于旋压模在旋压车床三爪卡盘上装夹。2.根据权利要求1所述的带“U”形加强边的薄壁环状零件的成型装置，其特征在于，所述两连接杆(4)的螺纹方向相反。3.根据权利要求1或2所述的带“U”形加强边的薄壁环状零件的成型装置，其特征在于，所述分段式压板设置两个，二者间间隙为8mm。4.根据权利要求1或2所述的带“U”形加强边的薄壁环状零件的成型装置，其特征在于，所述胎体(1)内设有若干通孔，用于减重。5.一种带“U”形加强边的薄壁环状零件的制造方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤一：直线下料；按零件的环状内径加0.5倍材料厚度作为零件成形过程中长度不变的中性层，按此尺寸计算出零件下料的长度尺寸，然后按钣金成形公式计算“U”形加强边展开...

【专利技术属性】
技术研发人员：何金萍，吴华东，汪海峰，杜建宁，崔丽，
申请(专利权)人：沈阳飞机工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：