[发明专利]一种带内筋筒形件的阶梯加载式随动约束旋压成形方法

说明书

一种带内筋筒形件的阶梯加载式随动约束旋压成形方法，包括：制备中空的筒坯；将主加载旋轮、周向辅助轮与轴向辅助轮分别安装在旋压机床的旋轮架；将主加载旋轮移动至筒坯未端变形区的起旋区域、周向辅助轮移动至主加载旋轮的两侧位置、轴向辅助轮移动至主加载旋轮的轴向前端；将该轴向辅助轮沿径向进给的反方向退出，并依据构件目标设定长度决定轴向辅助轮的径向进给与反方向退出次数，以实现对筒坯的阶梯加载以得到带内筋筒形件；将主加载旋轮轴向进给至预设值后，将主加载旋轮、周向辅助轮和轴向辅助分别沿径向进给的反方向退出，以将成形的带内筋筒形件卸出。本发明利用阶梯加载式随动约束，有利于提升带内筋薄壁筒形件的内筋充填高度。

技术领域

本发明涉及塑性加工技术领域，具体涉及一种带内筋筒形件的阶梯加载式随动约束旋压成形方法。

背景技术

以大型飞行器、导弹及运载火箭装备为代表的现代航空航天工业的快速发展对其关键构件的轻量化整体制造提出来更高的要求。带内筋筒形件是一种典型的轻量高效跨尺度复杂构件，其内部设计有环向、轴向或交叉型加强筋，用于提高构件刚度并降低重量。流动旋压成形是一种先进的逐点加载近净成形技术，具有材料利用率高、成形载荷低等优点，已开始被应用于带内筋筒形件的一体化制造。然而由于该成形过程中的材料流动差异明显，轴向流动比例较大，易出现内筋充填不足的问题。

现有技术中，已有针对此类构件流动旋压成形内筋充填高度不足问题的研究。西北工业大学在申请号201910320612.1的发明专利中公开了一种提高带内筋筒形件旋压成形内筋充填高度的方法及装置，其在现有带筋槽芯模的基础上增加一个固定环和轴向约束环，二者通过支撑杆连接，通过支撑杆上的弹簧提供反方向的轴向载荷，从而增加材料轴向流动的阻力，促进材料的径向流动。上海交通大学的朱宝行(朱宝行.带网格内筋薄壁筒形件流动旋压工艺研究[D].上海交通大学硕士学位论文,2019.)针对带网格内筋薄壁筒形件内筋充填高度不足的问题，提出在毛坯末端增设一组O形硅胶圈限制材料的轴向流动，进而增加毛坯材料的径向流动，提升加强筋的成形高度。

上述技术方案是采用直接轴向加载，其在一定程度上提供了轴向约束、有利于提升带内筋薄壁筒形件的内筋充填高度，但仍存在以下问题。首先，直接在坯料末端施加轴向载荷容易使得筒体结构中间部位严重扩径甚至轴向失稳；其次，通过可压缩弹簧及硅胶圈施加轴向载荷，难以度量施加的载荷，参数化调控困难；最后，此类构件的发展趋势为跨尺度及大长径比，在坯料末端直接施加轴向载荷操作不易，且载荷传递困难。

因此，面对日益复杂和要求严苛的带内筋筒形件，能提供一种实时有效的新型随动轴向约束工艺十分迫切。

发明内容

基于此，本发明提供了一种带内筋筒形件的阶梯加载式随动约束旋压成形方法，以实现带内筋筒形件的高筋薄壁成形。

为实现上述目的，本发明提供了一种带内筋筒形件的阶梯加载式随动约束旋压成形方法，其包括以下步骤：

S1，取旋压芯轴安装在旋压机床的预留接口处，将带筋槽的旋压芯模安装在旋压芯轴上，将主加载旋轮、周向辅助轮与轴向辅助轮分别安装在旋压机床的旋轮架，取中空的筒坯，利用旋压芯模端部的尾顶机构将筒坯固定在旋压芯模上，并使得在旋压芯模主动旋转时，筒坯被动跟随旋转；

S2，分别将主加载旋轮移动至筒坯未端变形区的起旋区域、周向辅助轮移动至主加载旋轮的两侧位置、轴向辅助轮移动至主加载旋轮的轴向前端，且主加载旋轮与最近的轴向辅助轮的轴向安装距离为Δl₁、轴向辅助轮间的轴向安装距离为Δl₂；