高温合金薄壁矩形管弯曲成圆弧形零件的成型夹具和方法
【技术领域】
】
[0001]本发明涉及钣金成型领域，具体是提供了一种高温合金薄壁矩形管弯曲成圆弧形零件的成型夹具和方法。
【【背景技术】】
[0002]某航空发动机薄壁矩形弯管零件材料为高温合金GH536，壁厚为0.6mm,零件的弯曲半径为R495.56，由截面规格有28.63X21.89mm的矩形管弯曲为半径R495.56的圆弧形零件，其成型性能要求极高。航空发动机年产数量小，零件多为单件生产，考虑到节约生产成本，该零件采用手动弯曲的方法进行加工。如果采用传统的弯曲成型加工方法的话，由于薄壁矩形管结构特殊，与圆形管相比成型形难度大，矩形管弯曲时成型区的外侧材料更容易受切向拉应力导致壁厚减薄严重；内侧材料受切向压应力导致严重起皱，且弯曲过程中回弹现象明显，导致外形截面畸变，弯曲半径尺寸要求难以保证。故采用传统的弯曲成型加工方法难以实现。
【
【发明内容】
】
[0003]为解决上述问题，本发明提供了一种操作方便、快速准确的高温合金薄壁矩形管弯曲成圆弧形零件的成型夹具和方法，加工的弯管零件外观未出现起皱、凹陷缺陷且尺寸稳定。
[0004]为达到上述目的，本发明的技术方案如下:
[0005]高温合金薄壁矩形管弯曲成圆弧形零件的成型夹具，包括滚盘，定位环，加力机构和周向定位夹紧机构；所述加力机构包括滚轮支架，滚轮通过销子安装在滚轮支架上，滚轮支架通过支撑轴固定在滚盘上、且能够绕支撑轴转动，定位环安装在滚盘上与滚盘配合形成矩形管定位凹槽，加力机构的滚轮处于定位凹槽开口侧，通过加力机构使滚轮沿矩形管外圆滚动施力使矩形管向定位环内圆定位面弯曲，周向定位夹紧机构固定在滚盘用于限制矩形管弯曲时圆周方向的位置。
[0006]进一步，所述周向定位夹紧机构包括固定在滚盘上的支板9，支架中设置有容纳矩形管的凹槽，凹槽开口侧通过压紧螺钉安装有压板，通过压板压紧矩形管。
[0007]进一步，所述滚轮支架上设置有手柄。
[0008]进一步，所述定位环与滚盘采用螺钉连接固定。
[0009]进一步，所述定位环的外圆半径比成品圆弧半径略小。
[0010]进一步，所述定位环外圆半径比成品圆弧小约80?120mm。
[0011]进一步，所述滚盘中心圆孔用于支撑轴通过，支撑轴与滚盘中心圆孔配合间隙不大于 0.02mm。
[0012]高温合金薄壁矩形管弯曲成圆弧形零件的成型方法，包括以下步骤:
[0013](I)清洗:冲洗矩形管管子内外表面，检查管子内外表面、管腔无异物；
[0014](2)准备:松开周向定位夹紧机构的压紧螺钉，并将滚轮移至周向定位夹紧机构侧面；
[0015](3)装夹:将矩形管毛坯放到滚轮下的凹槽中，使矩形管端面紧靠周向定位夹紧机构，并拧紧压紧螺钉；
[0016](4)加力:通过手柄施力平稳扭动加力机构，使矩形管在压力作用下缓慢流入滚盘定位凹槽内，加力机构继续带动滚轮转动，使矩形管完全与滚盘外圈贴紧；
[0017](5)完成:松开周向定位夹紧机构的压紧螺钉，取出成品件。
[0018]进一步，步骤(I)清洗完矩形管后，向矩形管内填充满松香；将块状松香加入恪化槽内熔化后，灌进管子矩形管内保证填满内腔；步骤(5)完成后对矩形管进行化松香工序，融化松香后，将矩形弯管清洗干净，进行水吹砂，保证弯管内外表面无松香残留。
[0019]本发明具有以下有益效果:
[0020]本发明的薄壁矩形管弯曲成型夹具，由滚盘，定位环，加力机构和周向定位夹紧机构组成，通过滚盘，定位环，加力机构实现矩形薄壁管的手动弯曲，结构简单，易于实现，方便实用，操作简便，安全可靠，加工条件要求不高，生产成本低；同时可达到薄壁矩形弯曲成型后，弯曲半径控制在± I范围内，截面变形控制在0.3范围内，弯曲部分形管表面平整、光滑，未产生起皱、折痕现象，加工出的零件形状和尺寸均满足设计图要求。
[0021]这种采用加力机构施力成型的方法，方法可靠，零件加工效率高，并且加工的弯管零件外观未出现起皱、凹陷等缺陷，且尺寸稳定，平均每3分钟成型一件零件。解决了此类航空发动机高温合金薄壁矩形管弯曲成圆状零件难以加工的技术难题。同时也为类似航空发动机高温合金薄壁矩形管弯曲成圆状零件的成型制造提供了宝贵的借鉴经验，具有广阔的应用前景和良好的推广价值。
【【附图说明】】
[0022]图1成型夹具结构示意图
[0023]图2是图1的B-B向剖视图
[0024]图3滚轮结构示意图
[0025]图4定位环与滚盘结构示意图
[0026]图5周向定位夹紧机构示意图
[0027]图6是弯管结构示意图
[0028]图7是图6的A-A向剖视图
[0029]图中:滚盘(I)，定位环(2)，滚轮支架(3)，滚轮⑷、销子(5)、支撑轴(6)、周向定位夹紧机构(7)、手柄(8)、支板(9)、压板(10)、压紧螺钉(11)、矩形管(12) ο
【【具体实施方式】】
[0030]下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的说明，但本发明并不限于以下实施例。
[0031]如图1和图2所示，本发明通过研究零件结构特点、尺寸精度要求，制定弯曲工艺方案，通过设计专用弯曲夹具，成型夹具主要包括滚轮4、定位环2、周向定位夹紧机构7、滚盘I和加力机构。矩形弯管毛坯在夹具中通过滚盘I与定位环2配合形成的凹槽定位，依靠滚轮4和滚盘I的间隙控制坯料流动，保证毛坯在弯曲成型时不会起皱和撕裂。加力机构通过支撑轴6固定在滚盘I上，并引导整个夹具上、下部分的装配。定位环2与滚盘I采用螺钉连接固定，避免毛坯在成型过程中错位。通过对手柄8的施力，使滚轮4与矩形管12表面贴合，矩形管12逐渐贴合滚盘I。弯曲成型完成后，将周向定位夹紧机构7的压紧螺钉11松开，取出零件。
[0032]所述的加力机构实现了零件的平稳精确成型。其中加力机构由手柄8、滚轮支架
3、销子5和滚轮4组成。
[0033]所述的滚轮4作用是在加力机构的作用下，沿矩形管12外圆进行施力，实现矩形管12在弯曲时与定位环2内圆定位面贴合。滚轮4结构如附图3所示。
[0034]所述的定位环2作用是保证矩形管弯曲时的圆弧半径。考虑到弯曲过程中的回弹现象，定位环2的外圆半径应比矩形管的弯曲半径略小。根据材料特性和加工经验，确定定位环2外圆半径为管子弯曲半径减小约80?120mm。定位环2宽度由矩形管的宽度决定，设计时采用小于0.10的间隙配合，以有效的控制矩形管在弯曲时截面的变形量。定位环2工作段长度应满足圆状角向长度尺寸要求。定位环2和滚盘I如附图4所示。
[0035]所述的滚盘I作用是压紧毛坯的侧面防止其起皱。滚盘I外形为圆形，中心圆孔用于支撑轴6通过，用于固定滚轮支架3和滚盘I。支撑轴6与滚盘I中心圆孔保证配合间隙不大于0.02mm。滚盘I外径应符合矩形管圆状零件内径的设计图纸要求，工作段长度应满足圆状角向长度尺寸要求。
[0036]所述的周向定位夹紧机构7作用是限制矩形管弯曲时圆周方向的位置，并通过压紧螺钉11带动压板10压紧矩形管，防止矩形管在弯曲时产生移动。周向定位夹紧机构7如附图5所示。
[0037]零件在成型夹具的成型步骤如下:
[0038](I)清洗:冲洗管子内外表面，检查管子内外表面、管腔无异物。
[0039](2)灌松香:本发明采用填充松香的方法，增强薄壁矩形管弯曲时的强度，以降低弯曲时矩形管截面的畸变。将