[发明专利]带球形封头变截面圆筒工件的整体旋压加工方法

说明书

一种带球形封头变截面圆筒工件的整体旋压加工方法，针对超高强度钢连续塑性变形及变截面带球形封头圆筒结构特点，根据所加工薄壁圆筒的尺寸要求，完成带球形封头旋压毛坯的制备、旋压芯模工作段的设计、各道次连续错距旋压的工艺方案、最后一道次旋轮起旋轨迹及壁厚过渡段旋轮与芯模之间间距的设定，实现壁厚精度±0.03，直径精度±0.1的Φ100mm～300mm直径超高强度钢薄壁圆筒的旋压成形，并通过机加切边得到满足最终尺寸精度的变截面薄壁带球形封头圆筒。

技术领域

本发明涉及旋压加工技术领域，具体是一种超高强度钢的带球形密封底变截面圆筒工件的整体旋压加工方法。

背景技术

随着固体发动机金属壳体轻质化、高强度、高精度、高可靠性要求的不断提升，采用超高强度钢变截面燃烧室壳体一体化成形成为越来越多工艺设计追求的目标；该类燃烧室壳体采用变截面带密封球头圆筒，其结构复杂，整体壁厚较薄且有一个甚至多个加厚带，因此该种结构燃烧室圆筒加工尺寸精度要求较高，检测部位要求多且严格。目前对于该种结构的圆筒，一般采用传统的锻件整体机加或机加+旋压组焊的方式；采用整体机加方式由于原始坯料为实心棒料造成材料利用率很低、加工周期长，同时采用机加方式精车薄壁圆筒时装夹难度大且极易变形，圆筒壁厚和直径无法满足设计精度要求，产品质量不稳定；采用封头机加与筒段旋压组焊的方式，一方面增加环焊缝会降低圆筒的整体性能，另一方面，机加封头与旋压筒段两个部件组焊时同轴度难以控制，不能满足壳体的整体精度控制要求，往往需要后续热处理等校形进一步保证圆筒的整体精度，加工工序多导致加工周期较长，影响批生产效率。

在公开号为CN109604407A的发明创造中提出了一种小直径多台阶变壁厚圆筒的精密旋压加工方法。在该精密旋压加工方法中，采用正旋加工变壁厚多台阶圆筒旋压，该方法所加工的旋压毛坯由筒段与堵板焊接而成，堵板仅为装夹定位，筒段成形后需机加切除，旋压过程无需考虑堵板与筒段的形位精度及连接过渡段质量问题，且提到的成形过程需要更换旋轮，工步多不利于生产效率的提高。

发明内容

为克服现有整体机加及组焊加工方式存在的原材料利用率低、加工周期长、圆筒尺寸及形位精度难以保证的不足，本发明提出了一种带球形封头变截面超高强度钢圆筒整体旋压加工方法。

本发明的具体过程是：

步骤1、工装准备：

采用三个旋轮正向错距旋压。

要准备的工装包括旋压芯模和旋轮。

所述旋压芯模由与旋压机安装的连接段和实施旋压过程的工作段组成；其中的工作段由直段和端头球头组成，

其中旋压芯模端头球头的半径比圆筒球形封头内球形面半径的下公差小0.02mm，旋压芯模工作段直段的直径比产品内径的下公差小0.03mmm。

旋轮：采用三个旋轮旋压，分别为A旋轮、B旋轮和C旋轮。

其中的A旋轮、B旋轮均采用双锥角旋轮，前角为25°，圆角为R6；C旋轮的前锥为25°，圆角为R3，并带修光角。

步骤2、旋压毛坯的制备：

对筒状的毛坯锻件进行热处理，使其硬度满足HRC≤36。

具体的热处理制度为：将该毛坯锻件置于热处理炉内，并随炉经1h加热至920℃±10℃；保温2h。保温结束后将该毛坯锻件放置空气中冷却至室温。将冷却至室温的毛坯锻件再次随炉经1h加热至730℃±10℃；保温18h。保温结束后放置空气中空冷至室温。得到经过热处理的毛坯锻件。

车加工该经过热处理的毛坯锻件，得到圆筒状的旋压毛坯。