铝合金薄壁回转体旋压加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及薄壁回转体的塑性加工技术领域，具体涉及一种铝合金薄壁回转体旋压加工方法。
【背景技术】
[0002]导弹战斗部装药体壳体的结构为薄壁回转体，材料为超高强度钢或防锈铝合金，随着战术要求的扩展，制造材料越多向铝合金转变，铝合金密度小，能减小装药体壳体比重，增加弹药比重，提高武器威力;外形也从直线型向曲线型转变，可以减小空气阻力，精确致导。但是，目前还没有高效、低成本的加工铝合金壳体的工艺方法。传统的两种方法为机加法和冲压焊接法。机加法是先按产品尺寸锻造有工艺余量的锻件，再使用镗、车将锻件机加成所需的薄壁回转体，工艺方法虽简单，但需去除大量材料，材料利用率极低。不仅如此，其加工周期长，生产成本也高。冲压焊接法是使用等壁厚铝板，先将铝板冲压成半圆弧形，再将两块对称的半圆组焊成筒体，加工方法简单。材料利用率比机加法得到大幅提升，只需要合格的铝板即可。但是这种工艺生产出的回转体的圆度差，产品表观质量和强度差。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是要针对传统加工方法的不足，提供一种低成本、高效的铝合金薄壁回转体的加工方法。
[0004]为实现上述目的，本发明所设计的铝合金薄壁回转体旋压加工方法，所述旋压加工方法包括如下步骤:
[0005]I)假设所需制造的产品铝合金薄壁回转体大端直径为①工、小段直径为Φ2、壁厚为
S1、母线长L;根据所需制造的产品铝合金薄壁回转体的尺寸车加工出尺寸为Φ3ΧΦ4Χδ2的铝合金旋压坯料，S2为铝合金旋压坯料的厚度、Φ3为铝合金旋压坯料的外圆直径、Φ4为招合金旋压坯料的内孔直径;其中:S2=W1+Δ )/5?ηθ、Φ3 2 21^^2+0 2、Φ4〈Φ2，Δ为招合金旋压坯料普通旋压时壁厚减薄量、θ为铝合金旋压坯料剪切旋压半锥角；
[0006]2)将步骤I)中铝合金旋压坯料安装在剪切旋压芯模上，采用双旋轮旋压机将铝合金旋压坯料剪切旋压成一次锥形筒，其中，一次锥形筒的壁厚为δ2*??ηθ、高度(Φ 3-Φ2)/
(2.sin0)；
[0007]3)对步骤2)中的一次锥形筒进行去应力退火后，将一次锥形筒大端的翻边处切割得到二次锥形筒；
[0008]4)将步骤3)中二次锥形筒安装到普通旋压芯模上，采用双旋轮旋压机普通旋压成壁厚、型面与步骤I)中产品相同的预铝合金薄壁回转体，且壁厚为
[0009]5)对步骤4)中预铝合金薄壁回转体进行去应力退火、表面抛光处理后，将预铝合金薄壁回转体两端的工艺余量切割，得到所需的铝合金薄壁回转体。
[0010]进一步地，所述步骤2)中铝合金旋压坯料剪切旋压极限半锥角为α，当θ>α时，采用一次剪切旋压成型，当θ〈α时，采用两次剪切旋压成型。[0011 ] 进一步地，所述步骤I)中Δ取值为0.5?0.8，Θ取值为20°?45°。
[0012]进一步地，所述步骤2)剪切旋压过程中首先将剪切旋压芯模的温度加热到250°C± 10°C，铝合金旋压坯料在剪切旋压前温度加热到300°C ± 10°C。
[0013]进一步地，所述步骤2)中双旋轮旋压机主轴转速75?85r/min，进给率为0.5?1.0mm/r。
[0014]进一步地，所述步骤3)中一次锥形筒退火温度为310°C±5°C，保温时间40min?60min后空冷。
[0015]进一步地，所述步骤4)普通旋压过程中首先将普通旋压芯模的温度加热到250°C土 10°c，二次锥形筒在普通旋压前温度加热到300°C± 10°C。
[0016]进一步地，所述步骤4)采用双旋轮旋压机的旋轮圆角半径，普通旋压主轴转速75?851'/111；[11，进给率为0.5?1.0mm/r。
[0017]进一步地，所述步骤3)中使用等离子切割切除一次锥形筒大端的翻边，所述步骤
5)中使用等离子切割切除预铝合金薄壁回转体两端的工艺余量。
[0018]进一步地，所述步骤5)中预铝合金薄壁回转体退火温度310°C±5°C，保温时间40min?60min后空冷。
[0019]本发明采用低成本铝合金，利用剪切旋压和普通旋压技术加工成铝合金薄壁回转体，满足弹头壳体的尺寸和结构性能要求，可以取代机加法和冲压焊接法，为弹头铝合金壳体的加工提供了一种低成本、高效的加工方法。采用本发明所提供的方法加工铝合金薄壁回转体，具有以下优点:
[0020]1、相比锻件机加法，材料利用率从10%提高到70%以上，降低了生产成本；
[0021 ] 2、生产效率较高，每件薄壁回转体的平匀加工时间约为I个工作日，而机加法和冲压焊接法平均都需要2?3个工作日；
[0022]3、本发明加工方法适用于各类型面的薄壁回转体，从大锥角锥形件到小锥角锥形件都能使用本发明加工方法生产。
【附图说明】
[0023]图1为本实施例1的剪切旋压示意图；
[0024]图2为本实施例1的普旋示意图；
[0025]图3为本实施例1的铝合金薄壁回转体示意图。
[0026]其中:铝合金旋压坯料1、剪切旋压芯模2、尾顶3、一次锥形筒4、二次锥形筒5、普通旋压芯模6、预铝合金薄壁回转体7、铝合金薄壁回转体8。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
[0028]实施例1:针对某弹头装药壳体大端直径Φ !458.3mm、小端直径Φ 2293.5mm、型面母线长L566mm、内型面R1951.7mm、壁厚S11mm的铝合金薄壁回转体的加工。其加工过程如下:
[0029]I)根据产品大端直径Φ i458.3mm、小端直径Φ 2293.5mm、壁厚δι4.0mm及型面母线长L566mm，结合招合金旋压还料I的公式:招合金旋压还料的厚度为δ2= (δχ+Δ )/sin0，Θ定为20。、Δ取0.5，即δ2 = (4.0+0.5)/sin20° = 13mm;铝合金旋压坯料的外圆直径为Φ3 2 2L*δι/δ2+Φ2 ? 641mm;招合金旋压还料的内孔直径为i>4〈i>2293.5mm，取C>4l00mm;即得到招合金旋压坯料尺寸为Φ 3641 X ΦUOO X δ213，铝合金旋压坯料图见图1，并且铝合金旋压坯料表面粗糙度达到3.2μ，退火态。产品材料为5Α06，其中:铝合金旋压坯料剪切旋压极限半锥角α = 16°，剪切旋压半锥角θ = 20°，α〈θ，可以一次剪切旋压成型。
[0030] 2)剪切旋压芯模小端直径为293.5mm、大端直径为458.3mm、半锥角为20°。将铝合金旋压坯料I安装到剪切旋压芯模2上，使用尾顶3固定铝合金旋压坯料I，采用双旋轮旋压机将铝合金旋压坯料剪切旋压成一次锥形筒4。剪切旋压过程中主轴转速80r/min，进给率为0.5mm/r。剪切旋压过程中使用氧气和天然气混合气体加热剪切旋压芯模，其稳定加热到250°C 土 10°C ；并且，铝合金旋压坯料剪切旋压前温度加热到300°C 土 10°。剪切旋压后，一次锥形筒的壁厚S2*sin0 = 4.45mm、小端直径为293.5mm、大端直径为641mm、半锥角为20°、高度(φ3-φ2)/(2.sin9)=478mnin
[0031 ] 3)剪切旋压完成后，对一次锥形筒进行去应力退火，消除加工应力，退火温度为310°C±5°C，保温40min?60min后空冷;然后使用等离子切割切除一次锥形筒大端的翻边得到二次锥形筒5，切边轴向长度约为40mm，切割后二次锥形筒高度为438mm。
[0032]4)将二次锥形筒5安装到加热好的普通旋压芯模6上，普通旋压芯模6的温度加热至|J250°C±10°C，并且二次锥形筒5在普通旋压前先预热到300°C±10°C，采用双旋轮旋压机的旋轮圆角半径R为15_，对二次锥形筒进行旋压，主轴转速80r/ min，进给率0.7 mm/r。普通旋压芯模与旋轮间距为4.0mm，普通旋压后得到壁厚、型面与步骤I)中产品相同的预铝合金薄壁回转体7，且壁厚为34.0mm，如图2所示。
[0033]6)将预铝合金薄壁回转体7进行去应力退火，退火温度为300°C±5°C，保温40min?60min后空冷;然后将预铝合金薄壁回转体安装在