的缩减；通过公式 (4)确定所述轴向高度缩减量Ah :
[0123] 公式⑷中，r。为初始毛坯内径，R2为芯辊半径，h。为初始毛坯轴向高度，Ab为 初始毛坯壁厚总减小量。
[0124] 由于薄壁环件辗乳过程中轴向高度会减小，所以需采用径轴向辗乳，轴向高度的 辗乳量要大于环件辗乳过程中轴向高度的缩减量。环件辗乳芯辊半径为R 2，初始毛坯内径 r。选取比R 2稍大的值。在确定初始毛坯的尺寸时，令
[0131] 本实施例中，未精加工环件壁厚bf= 17mm，未精加工环件最小外径Rfmin= 252mm， 未精加工环件最大外径Rf_= 302mm，精加工环件壳体厚度的1/2处的轴向长度为I f = 240mm〇
[0132] 通过公式（1)~（3)分别得到以下参数：毛坯外径Rz= 252mm，毛坯内gr z = 231mm，高度 hz= 240mm。
[0133] 薄壁环件的径轴向辗乳过程中，选取芯辊半径R2= 90mm，初始毛坯内径r。为 100mm，并通过公式（4)~（9)得到初始初始毛还尺寸，初始毛还外径R。= 141_，初始毛还 轴向高度h。= 246. 4mm。
[0134] 步骤二，制备初始毛坯。
[0135] 采用常规方法，对切好的钛合金块料按照设计好的毛坯尺寸进行镦粗、冲孔，成形 外径为R。，内径为r。，轴向高度为h。的初始毛坯。
[0136] 步骤三，成形胀形工艺毛坯。
[0137] 将加工好的初始毛坯放入加热炉中加热至适宜成形温度，加热完成后将毛坯放到 环乳机上进行径轴向热辗乳。由于环件壁厚较小，乳制曲线采用直线，芯辊的每转进给量保 持为环件实时壁厚的1/n倍，所述η的取值范围通过公式（10)、（11)确定：
[0145] R1为驱动辊半径，R2为芯辊半径，R为环件外径，r为环件内径，b为环件壁厚，δ =arctan μ，Ah为芯辑每转进给量，Δ t为环件每转时间，t。为驱动辑每转时间。
[0146] 将初始毛坯辗乳成为薄壁矩形环件，该环件的外径为Rz，壁厚为匕，轴向高度为 hz;得到刚模热胀形的毛坯。
[0147] 本实施例中，所述环件材料为TC4,加热温度为930°C，乳制曲线为直线，η = 23。
[0148] 步骤四，成形异形环件。
[0149] 将胀形毛坯放入加热炉中加热至适宜成形温度，将加热好的胀形毛坯套进刚模胀 形凸模外围进行胀形，胀形过程中模具芯轴在压力机作用下芯轴向下移动，从而使凸模块 沿径向水平移动，将毛坯压入凹模中，成形环件；为使环件变形均匀，且达到较高的几何精 度，将胀形过程分为三次，每次胀形完成后将环件旋转角度α进行下一次胀形。因为环件 直径最大处为变形量最不均匀且几何精度最低处，通过控制每次胀形后环件最大外径来分 配每次的胀形量。环件的初始最大外径为R z，第一次胀形完成后环件最大外径为R1;将环件 旋转角度α进行第二次胀形，第二次胀形完成后环件最大外径为R 2，再次将环件旋转角度 α进行第三次胀形，将环件胀形至最终尺寸，最大外径为Rfniax。三次胀形时，环件的旋转方 向相同。所述三次胀形芯轴的下移量分别为Sp SjP S 3，每次胀形的时间均为IOs~20s， 完成胀形后环件旋转β角，旋转β角后对环件保压30s。
[0150] 第一次胀形后环件最大外径R1、第二次胀形后环件最大外径R2、环件旋转角度α、 胀形完成后环件的旋转角度β、三次胀形芯轴的下移量Sp &和S 3分别通过公式（15)~ (21)确定：
[0158] m为模具凸模分瓣数，Θ为胀形模具芯轴的锥角。
[0159] 本实施例中，Rz= 252mm，R fmax= 302mm，m = 12，Θ = 9°。通过公式（15)、（16)、 (17)、（18)分别得到：?= 267. 67mm，R2= 284. 3mm，α = 10。，β = 15。。通过公式（19)、 (20)、（21)分别得到 J1= 101. 9mm，S2= 105. 2, S2= 108. 6mm，胀形时间为 12S〇
[0160] 步骤五，精加工。
[0161] 通过切削加工去除预留的加工余量，并且可以切削掉环件因加热产生的氧化皮， 得到最终环件。
[0162] 本实例中所述加工余量为2mm。
【主权项】
1. 一种钛合金等厚薄壁异形环件乳胀复合成形方法，其特征在于，具体步骤如下： 步骤一、毛坯设计； 步骤^，制备初始毛还； 步骤三，成形刚模胀形的毛坯；通过环件辗乳将得到的初始毛坯成形为刚模胀形的毛 坯； 步骤四，成形异形环件； 通过压力机实现异形环件的成形；具体是： 将得到的胀形毛坯放入加热炉中加热至880~930°C后套装在刚模胀形凸模外表面进 行胀形；胀形过程分为三次，每次胀形完成后将环件旋转角度a进行下一次胀形，并通过 控制每次胀形后环件的最大外径来分配每次的胀形量；环件的初始最大外径为Rz，第一次 胀形完成后环件最大外径为R1;将环件旋转角度a进行第二次胀形，第二次胀形完成后环 件最大外径为R2，再次将环件旋转角度a进行第三次胀形，将环件胀形至最终尺寸，最大外 径为Rf_;三次胀形时，环件的旋转方向相同；所述三次胀形芯轴的下移量分别为Sp&和 S3，每次胀形时间为IOs~20s，完成胀形后环件旋转P角，旋转P角后对环件保压30s; 步骤五，精加工，得到最终环件。2. 如权利要求1所述钛合金等厚薄壁异形环件乳胀复合成形方法，其特征在于，所述 毛坯设计包括确定胀形毛坯外径Rz、胀形毛坯内径^、胀形毛坯高度匕、初始毛坯内径r。、初 始毛坯轴向高度h。和初始毛坯外径R。； 根据未进行精加工的环件尺寸计算胀形工艺毛坯，所述未精加工环件壁厚为bf，未精 加工环件的最小外径为Rfmin，最大外径为Rfmax，所述未精加工环件壳体厚度的1/2处的轴向 长度为If;所述胀形工艺毛坯为薄壁矩形环件，壁厚为bz，高度为hz，外径为Rz，内径为rz; 胀形工艺毛坯尺寸计算公式为： Rz= Rfnlln⑴ hz=If (2)公式⑷中，r。为初始毛坯内径，R2为芯辊半径，h。为初始毛坯轴向高度，Ab为初始 毛坯壁厚总减小量； 薄壁环件的辗乳采用径轴向辗乳，轴向高度的辗乳量要大于环件辗乳过程中轴向高度 的缩减量；环件辗乳芯辊半径为R2，初始毛坯内径r。选取比R2稍大的值；在确定初始毛坯 的尺寸时，令3. 如权利要求1所述钛合金等厚薄壁异形环件乳胀复合成形方法，其特征在于，所述 成形刚模胀形的毛坯具体过程是： 对得到的初始毛坯加热至880~930°C后，进行径轴向热辗乳；乳制曲线采用直线，芯 辊的每转进给量保持为环件实时壁厚的1/n倍，所述n的取值范围通过公式（10)、（11)确 定：R1为驱动辊半径，R2为芯辊半径，R为环件外径，r为环件内径，b为环件壁厚，S=arctan y，A h为芯辑每转进给量，A t为环件每转时间； 将初始毛坯辗乳成为薄壁矩形环件，该环件的外径为Rz，壁厚为bz，轴向高度为hz;得 到刚模热胀形的毛坯。4. 如权利要求1所述钛合金等厚薄壁异形环件乳胀复合成形方法，其特征在于，所述 成形异形环件时，第一次胀形后环件最大外径R1、第二次胀形后环件最大外径R2、环件旋转 角度a、胀形完成后环件的旋转角度0、三次胀形芯轴的下移量Sp&和S3分别通过公式 (15)~（21)确定：
【专利摘要】一种钛合金等厚薄壁异形环件轧胀复合成形方法，包括了毛坯设计―镦粗、冲孔―薄壁环件辗轧―刚模胀形―精加工―钛合金薄壁异形环件的过程，整个流程主要靠材料塑性成形，仅在最终阶段通过切削切除加工余量以去除环件外包裹的氧化皮，保证了环件性能，节约了成本。由于最终成形异形环件时采用的是刚模胀形，环件的最终几何形状和尺寸由模具保证，能够达到很高的精度，并且连续进行多次加工时可以保证零件尺寸、精度的一致性。
【IPC分类】B21H1/06, B21C37/00
【公开号】CN105033125
【申请号】CN201510311992
【发明人】郭良刚, 高冰, 杨合
【申请人】西北工业大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月8日