[发明专利]一种大长径比薄壁铝合金异形构件旋压成形方法

摘要

本发明涉及一种航天用大长径比薄壁铝合金异形构件壳体旋压成形方法，属于贮箱成形技术领域。本发明采用圆板坯料直接精密数控旋压成形大长径比铝合金异形构件壳体，无需预成形及中间热处理等辅助工序；通过工艺设计及精确控制，采用先循环交替进行11道次热强旋‑热普旋成形、然后进行1道次热强旋整型的旋压路径，只需使用一套旋压模，一次装卡，在一个数控程序内即可实现大长径比薄壁铝合金异形构件壳体的精密旋压成形，从而缩短工艺流程，提高生产效率，并可大幅提高构件的成形精度，成形后的异形件壳体内型面与理论型面样板单边间隙小于0.1mm，壁厚差小于0.2mm。

主权项

1.一种大长径比薄壁铝合金异形构件壳体旋压成形方法，其特征在于该方法的步骤包括：/n(1)制备旋压模具，所述的旋压模具为待成形铝合金异形构件的阳模模具；/n(2)制备铝合金圆板；/n(3)首先利用旋压设备的尾顶将步骤(2)中准备的铝合金圆板固定到步骤(1)制作的旋压模具上，然后对旋压模具和铝合金圆板进行加热；/n(4)将步骤(3)中的铝合金圆板旋压至预设形状，得到毛坯件；/n(5)将步骤(4)得到的毛坯件从旋压模具上卸下，然后对毛坯件进行热处理，然后进行机械加工，得到大长径比薄壁铝合金异形构件；/n所述的薄壁是指构件的壁厚不大于2mm；/n所述的铝合金异形构件包括下面的空心圆柱和上面的空心半球，空心半球的顶端面为平面；/n所述的步骤(1)中，旋压模具包括下面的空心圆柱和上面的空心半球；空心半球的顶端为平面，定义空心圆柱的底端为大端面，空心半球的顶端平面为小端面；/n以该异形构件中空心半球的底端中心作为原点建立坐标系，该异形构件壳体在YZ方向的半径相等，X方向为该异形构件的高度方向，且Y、Z方向空心半球型面的最大直径即为该异形构件的最大直径，记录为a，X方向半球型面的高度加上圆柱型面的高度即为异形构件的总高度，记录为b，b/a即为该异形构件的长径比，异形构件的长径比不小于1.8；/n所述的步骤(1)中，所述的旋压模具中空心圆柱的底端即大端面带有垭口，该垭口用于与旋压设备进行连接，所述的旋压模具中空心半球的底端外径与空心圆柱的外径一致，空心半球的底端内径与空心圆柱的内径一致，空心半球的壁厚与空心圆柱的壁厚一致；空心半球与空心圆柱组合而成的外型面与待成形异形构件壳体毛坯的内型面一致；/n所述的步骤(1)中，空心半球顶端平面即小端面的平面直径为Φ60～80mm；空心半球的最大直径比待成形异形构件壳体相对应的最大直径小2～4mm；空心圆柱的高度比待成形异形构件壳体相对应的直线段高度大30～50mm；所述的旋压模具的内表面带有加强筋；/n所述的步骤(2)中，制备铝合金圆板的方法为：从规格为800mm×800mm的方形铝板上切取直径为Φ620～750mm的铝合金圆板；/n所述的步骤(3)中，利用旋压设备的尾顶将铝合金圆板固定到旋压模具上时使铝合金圆板的圆心与旋压模具的空心半球顶端小端面的平面的中心重合，且铝合金圆板与旋压模具的空心半球顶端小端面的平面紧密贴合；旋压模具的加热温度为70～120℃，铝合金圆板的加热温度为280～320℃；/n所述的步骤(4)中，将铝合金圆板旋压至预设形状的过程为：旋压过程中先从小端面的边缘进行，包括第一阶段的11道次的旋压和第二阶段的1道次的旋压；/n第一阶段的11道次的旋压均采用强力旋压和普通旋压相结合的方式，强力旋压的行程逐道次增加，普通旋压的收径量第一道次大于后续的10道次，后续10个道次普通旋压收径量均相同；第二阶段的1道次的旋压采用强力旋压，第二阶段的强力旋压起始位置距空心半球的底端面130～160mm；/n所述的强力旋压和普通旋压的加热温度均为320～380℃；强力旋压和普通旋压时的旋压模具转速均为120～160r/min；普通旋压时旋轮进给比f＝1.6～2.2，强力旋压时旋轮进给比f＝1.0～1.2，强力旋压时单道次减薄率为8％～10％；强力旋压和普通旋压时的旋轮圆角半径R均为16～20mm。/n