一种深双锥带球顶形薄壁件的复合成形方法与流程

本发明涉及一种深双锥带球顶形的复合成形工艺，尤其涉及一种低碳钢深双锥件的复合成形工艺方法，属于材料成形技术领域。

背景技术：

随着近净成形技术的飞速发展，机械、兵器、航空及航天等领域对零部件的质量、性能及精度提出了更高的要求。深双锥带球顶形回转体结构的薄壁件，由于顶部的球顶形孔精度要求高，且有2个不同角度的锥形，成形比较困难。谷成渝等公开了一种超深锥形薄壁件成型工艺技术(公开号：CN10173338A)采用多次拉锥工艺，通过采用冲压的方式，进行多次拉深，虽然解决了超深锥形薄壁件成形难的问题，但工序较多，生产效率较低，且只适合单一锥度的零件成形。陈振等公开了一种铝合金薄壁回转体旋压加工方法(公开号：CN105537449A)有效解决了拉锥过程中壁厚不均匀的问题，提高了生产率。单德彬等公开了厚径比小于3％的薄壁封头高精度旋压成形方法(公开号：CN100486728C)解决了壁厚较薄成形难的问题，只需一台设备即可完成旋压成形，然而对深双锥带球顶形薄壁件的复合成形方法则尚无报道。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种生产效率高，生产成本低，并且能满足零件的精度和尺寸要求的深双锥带球顶形薄壁件的复合成形方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种深双锥带球顶形薄壁件的复合成形方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)制作旋压坯料：按照所需加工的深双锥带球顶形薄壁件的尺寸落料得到圆盘形的旋压坯料，旋压坯料的厚度δ1＝(δ2+Δ)/sinθ，直径为φ1≥2L+φ2，其中，δ2为待成形的深双锥带球顶形薄壁件的壁厚，Δ为旋压坯料剪切旋压时壁厚的减薄率，θ为旋压坯料剪切旋压的半锥角，L为待成形的深双锥带球顶形薄壁件的母线长，φ2为待成形的深双锥带球顶形薄壁件的较小直径端的直径；

2)旋压成形：将旋压坯料同轴压装在旋压机上的剪切旋压芯模与尾顶块之间，采用旋轮将旋压坯料逐步旋压并贴合到剪切旋压芯模上，壁厚为δ1×sinθ；

3)切边：将旋压后的旋压坯料置于切边模上进行切边，得到深双锥带球顶形薄壁件的半成品；

4)胀形成形：将上述的半成品置于成形模上进行顶端局部胀形，得到顶端为球形的深双锥带球顶形薄壁件。

由于旋压坯料3直径为φ1≥2L+φ2，同时旋压后，因壁厚减薄，使得旋压坯料在直径方向上延展伸长，使旋压成形后的旋压坯料的母线长大于L。另外，旋压后的深双锥带球顶形薄壁件边缘凸凹不平，采用切边后，可以将凸凹不平的边缘进行修整，同时，还可以使深双锥带球顶形薄壁件的半成品的母线长为L，球顶胀形即可完成深双锥带球顶形薄壁件的加工，提高加工精度以及加工效率。

作为优化，所述步骤2)中，旋压时所采用的旋压机为双旋轮旋压机。这样，可以使得旋压时的旋压坯料受力平衡，有利于提高旋压成形的质量。

作为优化，所述步骤2)中，具体旋压成形时，还包括如下步骤：

2.1)倒圆角：旋压开始后的3～5次旋压走刀，均由旋压坯料的中部向边缘进行单向旋压走刀，旋压成形剪切旋压芯模与尾顶块夹持位置的平底的圆角部分；这样会使料片有较好的延展性，得到一定圆弧半径回转料片。

2.2)旋压第一锥度：采用每次旋压走刀都先由旋压坯料的中部向边缘旋压走刀，再由边缘向中部回刀的方式进行旋压成形，使旋压坯料贴合剪切旋压芯模的第一锥度；

2.3)旋压第二锥度：采用每次旋压走刀都先贴合第一锥度进行旋压走刀，并在第一锥度的尾端向边缘旋压走刀，再由边缘向中部回刀的方式进行旋压成形，使旋压坯料逐步贴合剪切旋压芯模的第一锥度和第二锥度；这样，可以将料片迅速的往下压，使走刀时速度比较快，迅速完成零件第一锥度的加工和第二锥度的加工，提高生产效率。

2.4)旋压定型：采用每次旋压走刀都先贴合第一锥度和第二锥度进行旋压走刀，再由边缘向中部回刀的方式进行旋压走刀，完成旋压坯料的定型收尾。

作为进一步优化，所述步骤2.2)中，回刀时，旋轮在由中部向边缘旋压走刀的结束点处沿径向向中部进给后再回刀。这样，在单向走刀之后，为了保持料片的厚度，回刀将挤出去的料挤回来，能使旋压坯料的变薄量减少。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、采用双旋轮旋压+成形的深双锥带球顶形薄壁件的复合成形工艺方法可以减少工序，大幅度提高生产效率，尺寸精度较高，适宜大批量生产。

2、本发明的方法，操作简单，属于近净成形技术，可以为多锥形和顶端异形的零件在军工、汽车等工业领域的广泛运用提供可靠的成形方法。

附图说明

图1为采用本发明方法加工旋压坯料时的装夹结构示意图。

图2为旋压走刀路径的示意图。

图3为深双锥带球顶形薄壁件的半成品的结构示意图。

图4为深双锥带球顶形薄壁件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：一种深双锥带球顶形薄壁件的复合成形方法，包括如下步骤：

1)制作旋压坯料：按照所需加工的深双锥带球顶形薄壁件的尺寸落料得到圆盘形的旋压坯料3，旋压坯料3的厚度δ1＝(δ2+Δ)/sinθ，直径为φ1≥2L+φ2，其中，δ2为待成形的深双锥带球顶形薄壁件2的壁厚，Δ为旋压坯料剪切旋压时壁厚的减薄率，θ为旋压坯料剪切旋压的半锥角，L为待成形的深双锥带球顶形薄壁件2的母线长，φ2为待成形的深双锥带球顶形薄壁件2的较小直径端的直径；

2)旋压成形：将旋压坯料3同轴压装在旋压机上的剪切旋压芯模1与尾顶块4之间，采用旋轮将旋压坯料3逐步旋压并贴合到剪切旋压芯模1上，壁厚为δ1×sinθ，如图1和2所示。

3)切边：将旋压后的旋压坯料置于切边模上进行切边，得到深双锥带球顶形薄壁件的半成品，如图3所示。

4)胀形成形：将上述的半成品置于拉深模上进行顶端局部胀形，得到顶端为球形的深双锥带球顶形薄壁件，如图4所示。

由于旋压坯料3直径为φ1≥2L+φ2，同时旋压后，因壁厚减薄，使得旋压坯料在直径方向上延展伸长，使旋压成形后的旋压坯料的母线长大于L。另外，旋压后的深双锥带球顶形薄壁件边缘凸凹不平，采用切边后，可以将凸凹不平的边缘进行修整，同时，还可以使深双锥带球顶形薄壁件的半成品的母线长为L，球顶胀形即可完成深双锥带球顶形薄壁件的加工，提高加工精度以及加工效率。

实施时，所述步骤2)中，旋压时所采用的旋压机为双旋轮旋压机。这样，可以使得旋压时的旋压坯料受力平衡，有利于提高旋压成形的质量。

实施时，所述步骤2)中，具体旋压成形时，还包括如下步骤：

2.1)倒圆角：旋压开始后的3～5次旋压走刀，均由旋压坯料的中部向边缘进行单向旋压走刀，旋压成形剪切旋压芯模与尾顶块夹持位置的平底的圆角部分。这样会使料片有较好的延展性，得到一定圆弧半径回转料片。

2.2)旋压第一锥度：采用每次旋压走刀都先由旋压坯料的中部向边缘旋压走刀，再由边缘向中部回刀的方式进行旋压成形，使旋压坯料贴合剪切旋压芯模的第一锥度。这样，在单向走刀之后，为了保持料片的厚度，回刀将挤出去的料挤回来，能使旋压坯料的变薄量减少。

2.3)旋压第二锥度：采用每次旋压走刀都先贴合第一锥度进行旋压走刀，并在第一锥度的尾端向边缘旋压走刀，再由边缘向中部回刀的方式进行旋压成形，使旋压坯料逐步贴合剪切旋压芯模的第一锥度和第二锥度。这样，可以将料片迅速的往下压，使走刀时速度比较快，迅速完成零件第一锥度的加工和第二锥度的加工，提高生产效率。

2.4)旋压定型：采用每次旋压走刀都先贴合第一锥度和第二锥度进行旋压走刀，再由边缘向中部回刀的方式进行旋压走刀，完成旋压坯料的定型收尾。

实施时，所述步骤2.2)中，回刀时，旋轮在由中部向边缘旋压走刀的结束点处沿径向向中部进给后再回刀。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。