本發(fā)明涉及塑性加工成形領(lǐng)域，尤其涉及一種大徑厚比薄壁內(nèi)膽件旋壓增材一體成形方法。

背景技術(shù)：

1、對(duì)于大徑厚比的熱水器內(nèi)膽、低壓氣瓶類零件和航空航天領(lǐng)域中發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、導(dǎo)彈殼體等零件，多采用兩端沖壓成形、中部卷制焊接成筒后，再組焊成一個(gè)整體的加工方法?；虿捎脽o縫筒坯經(jīng)擺輪旋壓成形的方法，前者由于工序多、焊縫多，導(dǎo)致質(zhì)量差，后者則筒坯成本高并且旋壓時(shí)成形段增厚嚴(yán)重導(dǎo)致材料浪費(fèi)。

2、然而采用大徑厚比筒形件毛坯進(jìn)行縮徑旋壓時(shí)，由于筒形件毛坯的直徑大、壁厚小，在縮徑旋壓過程中極易發(fā)生起皺和破裂等缺陷，成形難度較高。同時(shí)，大直徑的筒形件毛坯通常需要通過冷軋板卷曲焊接而成，焊縫在進(jìn)行加工時(shí)極易發(fā)生破裂，使得大徑厚比內(nèi)膽的成形難度進(jìn)一步上升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決上述帶焊縫或無焊縫大徑厚比內(nèi)膽一體化旋壓成形難題，提供一種大徑厚比薄壁內(nèi)膽件旋壓增材一體成形方法。

2、本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種大徑厚比薄壁內(nèi)膽件旋壓增材一體成形方法，將加熱裝置裝夾于旋壓機(jī)的機(jī)床縱滑板或主軸箱上，筒坯旋壓成形時(shí)加熱裝置要在軸向上與旋輪保持同步，并能夠獨(dú)立向筒坯徑向移動(dòng)；具體成形過程包括如下步驟：

4、s1.管坯裝夾于主軸；加熱裝置安裝在縱滑板或主軸箱并沿軸向來回移動(dòng)，用于將筒坯待旋壓區(qū)域加熱至成形所需要的溫度；

5、s2.旋輪對(duì)筒坯多道次交替往返縮徑旋壓成形，并在每道次縮徑旋壓之后將加熱裝置向筒坯徑向移動(dòng)一個(gè)最佳感應(yīng)距離，使筒坯成形區(qū)域的溫度保持在所需溫度范圍；

6、s3.筒坯的第一端旋壓縮口至所需口部尺寸后，將筒坯調(diào)頭裝夾，使第二端逐漸旋壓縮口成帶孔的平底，然后在對(duì)該孔進(jìn)行增材制造從而實(shí)現(xiàn)封底。

7、所述加熱裝置為感應(yīng)線圈、火焰噴槍或者激光加熱器；

8、當(dāng)采用感應(yīng)線圈感應(yīng)加熱時(shí)，將感應(yīng)線圈安裝在主軸箱一側(cè)采用導(dǎo)軌-滑塊裝置單獨(dú)控制，并由電機(jī)驅(qū)動(dòng)下在垂直方向上靠近或遠(yuǎn)離筒坯。

9、當(dāng)采用火焰噴槍加熱時(shí)，可根據(jù)筒坯加熱所需溫度，采用單頭或多頭火焰噴槍，火焰噴槍安裝在機(jī)床縱滑板一側(cè)隨機(jī)床縱滑板沿軸向運(yùn)動(dòng)和靠近筒坯，或者單獨(dú)安裝在主軸箱一側(cè)采用導(dǎo)軌-滑塊裝置單獨(dú)控制。

10、當(dāng)采用激光加熱器加熱時(shí)，激光加熱器的激光頭安裝在機(jī)床縱滑板一側(cè)隨機(jī)床縱滑板沿軸向運(yùn)動(dòng)和靠近管坯，或者單獨(dú)安裝在主軸箱一側(cè)采用導(dǎo)軌-滑塊裝置單獨(dú)控制。

11、加熱裝置軸向位置位于旋輪外側(cè)，即位于管坯待成形段的端頭一側(cè)區(qū)域。

12、在每道次旋壓成過程中，加熱裝置向筒坯的移動(dòng)距離應(yīng)保持筒坯待成形區(qū)域材料的所需溫度范圍。

13、增材制造包括電弧增材、電子束熔絲、激光增材中的任意一種。

14、縮徑旋壓過程中采用單輪旋壓或雙輪旋壓。

15、本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

16、(1)可避免多個(gè)零件的沖壓成形和多焊縫焊接，有利于減少焊縫從而提高零件的整體強(qiáng)度和外觀質(zhì)量。

17、(2)將火焰噴槍、感應(yīng)線圈、激光加熱器等加熱裝備安裝在機(jī)床縱滑板，并可沿垂直方向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)成形過程中管坯直徑顯著變化時(shí)的穩(wěn)定加熱，克服了加熱裝置與成形工具的單獨(dú)協(xié)調(diào)控制的難題及感應(yīng)線圈只適用于等直徑管坯加熱的局限，并有利于實(shí)現(xiàn)熱縮徑旋壓的自動(dòng)化控制。

18、(3)火焰噴槍或激光加熱時(shí)，每道次加熱裝置與旋輪同步運(yùn)動(dòng)；感應(yīng)加熱時(shí)每道次調(diào)節(jié)加熱設(shè)備的徑向位置時(shí)，可以根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速、旋輪進(jìn)給速度及前一道次縮徑量等參數(shù)進(jìn)行，以獲得加熱設(shè)備與待成形部分的最佳距離，從而更加準(zhǔn)確地控制筒坯的成形溫度。

19、(4)多道次旋壓成形時(shí)旋輪不需要擺動(dòng)角度，減少了設(shè)備工裝及控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度，并避免了縮徑成形段的壁厚增加而造成的材料浪費(fèi)。

20、(5)將旋壓成形與增材制造相結(jié)合，即避免了縱向或環(huán)向焊縫，又克服了薄壁筒形件旋壓封口困難的難題。

技術(shù)特征：

1.一種大徑厚比薄壁內(nèi)膽件旋壓增材一體成形方法，其特征在于將加熱裝置裝夾于旋壓機(jī)的機(jī)床縱滑板或主軸箱上，筒坯旋壓成形時(shí)加熱裝置要在軸向上與旋輪保持同步，并能夠獨(dú)立向筒坯徑向移動(dòng)；具體成形過程包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述大徑厚比薄壁內(nèi)膽件旋壓增材一體成形方法，其特征在于，所述加熱裝置為感應(yīng)線圈、火焰噴槍或者激光加熱器；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述大徑厚比薄壁內(nèi)膽件旋壓增材一體成形方法，其特征在于，當(dāng)采用火焰噴槍加熱時(shí)，可根據(jù)筒坯加熱所需溫度，采用單頭或多頭火焰噴槍，火焰噴槍安裝在機(jī)床縱滑板一側(cè)隨機(jī)床縱滑板沿軸向運(yùn)動(dòng)和靠近筒坯，或者單獨(dú)安裝在主軸箱一側(cè)采用導(dǎo)軌-滑塊裝置單獨(dú)控制。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述大徑厚比薄壁內(nèi)膽件旋壓增材一體成形方法，其特征在于，當(dāng)采用激光加熱器加熱時(shí)，激光加熱器的激光頭安裝在機(jī)床縱滑板一側(cè)隨機(jī)床縱滑板沿軸向運(yùn)動(dòng)和靠近管坯，或者單獨(dú)安裝在主軸箱一側(cè)采用導(dǎo)軌-滑塊裝置單獨(dú)控制。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述大徑厚比薄壁內(nèi)膽件旋壓增材一體成形方法，其特征在于，加熱裝置軸向位置位于旋輪外側(cè)，即位于管坯待成形段的端頭一側(cè)區(qū)域。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述大徑厚比薄壁內(nèi)膽件旋壓增材一體成形方法，其特征在于，在每道次旋壓成過程中，加熱裝置向筒坯的移動(dòng)距離應(yīng)保持筒坯待成形區(qū)域材料的所需溫度范圍。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述大徑厚比薄壁內(nèi)膽件旋壓增材一體成形方法，其特征在于，所述增材制造包括電弧增材、電子束熔絲、激光增材中的任意一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述大徑厚比薄壁內(nèi)膽件旋壓增材一體成形方法，其特征在于，所述縮徑旋壓過程中采用單輪旋壓或雙輪旋壓。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種大徑厚比薄壁內(nèi)膽件旋壓增材一體成形方法：管坯裝夾于主軸；加熱裝置安裝在縱滑板或主軸箱并沿軸向來回移動(dòng)，用于將筒坯待旋壓區(qū)域加熱至成形所需要的溫度；旋輪對(duì)筒坯多道次交替往返縮徑旋壓成形，并在每道次縮徑旋壓之后將加熱裝置向筒坯徑向移動(dòng)一個(gè)最佳感應(yīng)距離，使筒坯成形區(qū)域的溫度保持在所需溫度范圍；筒坯的第一端旋壓縮口至所需口部尺寸后，將筒坯調(diào)頭裝夾，使第二端逐漸旋壓縮口成帶孔的平底，然后在對(duì)該孔進(jìn)行增材制造從而實(shí)現(xiàn)封底；本方法旋輪工作時(shí)無需擺動(dòng)角度，降低了設(shè)備工裝及控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度；在零件整體成形上有很大優(yōu)勢(shì)，有利于減少零件數(shù)量和焊縫數(shù)量，從而提高內(nèi)膽零件的整體質(zhì)量并防止銹蝕。

技術(shù)研發(fā)人員：夏琴香,劉金煒,肖剛峰,程秀全
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華南理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14