超薄壁圓筒形件的縮口裝置及其應用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及圓筒形件的縮口裝置及應用方法，具體涉及超薄壁圓筒形件的縮口裝置及加工方法。
【背景技術】
[0002]超薄壁圓筒形件通常是指筒徑與筒壁厚度之比大于100的圓筒形件，這類零件在航空航天等領域應用十分廣泛，如燃料輸送系統(tǒng)管路、發(fā)動機殼體結(jié)構等?？s口是將預先拉深成形的半封閉圓筒形件經(jīng)過縮口模具將其口部直徑縮小到一定尺寸的成形工序?？s口成形時筒口變形區(qū)和筒壁傳力區(qū)主要受兩向壓應力作用，其中環(huán)向壓應力使圓筒形件的直徑縮小，軸向壓應力使變形區(qū)由筒口向筒壁移動。當圓筒形件的縮口力較大時，在較大的環(huán)向壓應力作用下極易產(chǎn)生沿筒口的縱向失穩(wěn)起皺，而在較大的軸向壓應力下筒壁剛性不足時產(chǎn)生橫向失穩(wěn)起皺，這兩種起皺是縮口工序的主要成形缺陷。
[0003]縮口的變形程度用縮口比k = D/d表示(D是縮口前直徑，d時縮口后直徑)，最大的縮口程度可以用極限縮口比表示，由于受到起皺失穩(wěn)條件的限制，圓筒形件筒壁越薄，抗失穩(wěn)起皺能力就越差，筒壁越厚則相反。因此，對于超薄壁圓筒形件縮口時，筒口和筒壁極易發(fā)生起皺失穩(wěn)，皺紋無法消除導致縮口失敗。
[0004]針對超薄壁圓筒形件縮口，國內(nèi)外研究人員提出了以下方法:
[0005]1、多道次縮口:專利CN101954418A和專利CN104942162A中采用多道次縮口方法，合理的分配每道次縮口比并設計多道次縮口模具結(jié)構，最后達到總的縮口量;多道次縮口時容易造成漸變區(qū)圓角部位鼓起，漸變區(qū)不光滑等現(xiàn)象，降低圓筒形件縮口質(zhì)量；同時，多道次縮口增加了生產(chǎn)周期，生產(chǎn)效率較低，而且多套模具導致生產(chǎn)成本增加。
[0006]2、旋壓縮口:專利CN103143634A提出了一種旋壓縮口機，該旋壓縮口機精度高，產(chǎn)品質(zhì)量好，工作效率高;但是旋壓縮口壁厚不均勻，旋壓力過大容易產(chǎn)生表面隆起，對于薄壁圓筒形件徑向壓應力過大時，容易引起變形區(qū)橫向失穩(wěn)起皺。
[0007]3、熱縮口:對于難變形金屬或厚壁筒形件可以采用專利CN 203227749U介紹的熱縮口方法，但是熱縮口壁厚增加明顯，而且不適合薄壁筒形件縮口，因為材料加熱后屈服強度明顯下降，受壓應力后更加容易產(chǎn)生起皺失穩(wěn)。
[0008]4、模芯縮口:2014年賈寶勤在《桶形件縮口成形工藝與模具設計》中介紹了一種采用內(nèi)支撐(模芯)模具結(jié)構的縮口裝置，這種方法雖然降低了起皺缺陷，但是傳統(tǒng)的模芯都是用金屬材料制造，加工周期長并且要考慮加工精度，生產(chǎn)過程中逐漸磨損降低了模芯表面質(zhì)量，劃傷后的模芯會影響圓筒形件內(nèi)表面，并且成形結(jié)束后取出模芯困難。2002年葉凱在《薄壁工件縮口模的設計》中介紹一種在圓筒中充入氣體或者液體增加圓筒形件未變形區(qū)剛度的方法，但該方法需要具有良好的密封系統(tǒng)，這樣會增大制造難度，增加了生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是為了解決超薄壁圓筒形件縮口時產(chǎn)生的起皺缺陷，特別是縮口比過大時極易產(chǎn)生失穩(wěn)起皺的問題，而提供超薄壁圓筒形件的縮口裝置及其應用方法。
[0010]本發(fā)明超薄壁圓筒形件的縮口裝置包括模座、外壁支撐軟模、內(nèi)壁支撐軟模、連桿、筒口支撐軟模、定位器和縮口模，其中連桿的下端連接有圓錐形剛芯，連桿的桿體設有外螺紋，模座為內(nèi)凹半腔式結(jié)構，圓筒形件設置在模座的凹腔中，在模座的腔壁上開有環(huán)形槽，縱截面為“T”形的外壁支撐軟模嵌入模座的環(huán)形槽中，在外壁支撐軟模的中心開有與圓筒形件外徑大小相同的圓孔，圓筒形件內(nèi)裝有由多個楔形的瓣狀大塊體組成的內(nèi)壁支撐軟模，剛芯嵌入內(nèi)壁支撐軟模的中部，內(nèi)壁支撐軟模的外壁與圓筒形件的內(nèi)壁貼合，定位器通過內(nèi)螺紋固定在連桿上，定位器與剛芯的上端面之間夾有由多個瓣狀小塊體組成的筒口支撐軟模，筒口支撐軟模的上端面與圓筒形件的筒口平齊，縮口模開有的縮口腔扣合在圓筒形件的上端。
[0011]本發(fā)明超薄壁圓筒形件的縮口裝置包括模座、外壁支撐軟模、內(nèi)壁支撐軟模、連桿、定位圓盤和縮口模，其中連桿的桿體設有外螺紋，模座為內(nèi)凹半腔式結(jié)構，圓筒形件設置在模座的凹腔中，在模座的腔壁上開有環(huán)形槽，縱截面為“T”形的外壁支撐軟模嵌入模座的環(huán)形槽中，外壁支撐軟模為中空結(jié)構，在外壁支撐軟模的中心開有與圓筒形件外徑大小相同的圓孔，圓筒形件內(nèi)裝有內(nèi)壁支撐軟模，內(nèi)壁支撐軟模內(nèi)部為中空結(jié)構，內(nèi)壁支撐軟模的外壁與圓筒形件的內(nèi)壁貼合，定位圓盤通過內(nèi)螺紋固定在連桿上，定位圓盤壓在內(nèi)壁支撐軟模的上表面，內(nèi)壁支撐軟模的上端面與圓筒形件的筒口平齊，縮口模開有的縮口腔扣合在圓筒形件的上端，其中外壁支撐軟模和內(nèi)壁支撐軟模的中空結(jié)構內(nèi)填充有氣體或液體。
[0012]本發(fā)明模座固定在壓力機工作臺面上，模座半腔的形狀和尺寸與圓筒形件底部的形狀和尺寸相同，縮口模和連桿固定在壓力機的上滑塊和下滑塊上。
[0013]本發(fā)明應用超薄壁圓筒形件的縮口裝置進行縮口的方法按下列步驟實現(xiàn):
[0014]一、將圓筒形件放入模座的凹腔中，在外壁支撐軟模、內(nèi)壁支撐軟模、筒口支撐軟模與圓筒形件的接觸面上涂抹潤滑油，外壁支撐軟模嵌入模座中，然后在圓筒形件中放入內(nèi)壁支撐軟模；
[0015]二、壓力機的上滑塊帶動連桿向下移動，在連桿上設置筒口支撐軟模和定位器，保證筒口支撐軟模完全進入圓筒形件口部，筒口支撐軟模的上表面與圓筒形件的筒口端面齊平，連桿下端連接的圓錐形剛芯使內(nèi)部支撐軟模的外表面完全貼合圓筒形件的內(nèi)壁；
[0016]三、壓力機的下滑塊帶動縮口模向下移動，縮口模的腔口部逐漸與圓筒形件的上口部接觸，同時壓縮外壁支撐軟模，此時圓筒形件的筒壁受到外壁支撐軟模和內(nèi)壁支撐軟模的共同夾持作用，圓筒形件的筒口部逐漸完成縮口 ；
[0017]四、向上抬起連桿拔出筒口支撐軟模，然后抬起縮口模去除外壁支撐軟模和內(nèi)壁支撐軟模，得到縮口后的超薄壁圓筒形件。
[0018]本發(fā)明超薄壁圓筒形件的縮口裝置及其應用方法包含以下有益效果:
[0019]1、本發(fā)明能夠顯著提高超薄壁圓筒形件的縮口比，使縮口比達到2.5，避免了縱向失穩(wěn)起皺和橫向失穩(wěn)起皺缺陷?？s口過程中筒口支撐軟模以及內(nèi)、外壁支撐軟模同時被壓縮，使縮口區(qū)及筒壁同時受軟模支撐力作用，避免了環(huán)向壓應力過大導致的筒口縱向起皺和軸向壓應力過大導致的筒壁橫向起皺，提高成品率。
[0020]2、本發(fā)明明顯降低縮口的生產(chǎn)成本。采用軟模代替剛性模芯制造成本低，對不同尺寸規(guī)格的薄壁圓筒形件只需更換軟模即可，可以節(jié)省大量剛模加工費用，無表面磨損和劃傷問題。
[0021]3、本發(fā)明能夠顯著提高生產(chǎn)效率。采用固體軟模不需要密封，操作過程簡單易行。
【附圖說明】
[0022]圖1為現(xiàn)有超薄壁圓筒形件縮口過程產(chǎn)生的縱向起皺和橫向起皺兩種起皺缺陷的示意圖；
[0023]圖2為【具體實施方式】一超薄壁圓筒形件的縮口裝置的結(jié)構示意圖；
[0024]圖3為圖2的A-A截面圖；
[0025]圖4為【具體實施方式】五所述的超薄壁圓筒形件的縮口裝置的結(jié)構示意圖；
[0026]圖5為【具體實施方式】七所述的超薄壁圓筒形件的縮口裝置的結(jié)構示意圖；
[0027]圖6為圖5的B-B截面圖；
[0028]圖7為【具體實施方式】九應用超薄壁圓筒形件的縮口裝置進行縮口的示意圖；
[0029]圖8為實施例二得到的超薄壁圓筒形件的實物圖；
[0030]圖9為實施例三得到的超薄壁圓筒形件的實物圖。
【具體實施方式】
[0031]【具體實施方式】一:本實施方式超薄壁圓筒形件的縮口裝置包括模座1、外壁支撐軟模3、內(nèi)壁支撐軟模8、連桿4-1、筒口支撐軟模5、定位器6和縮口模7，其中連桿4