一种对轮旋压工装的制作方法
【专利摘要】一种对轮旋压工装，包括定位轴、横梁、竖梁、支架和旋轮。定位轴安装在横梁长度方向对称中心处的定位轴安装孔内。四组贯通横梁的竖梁安装孔分别位于横梁的两端和定位轴安装孔的两侧。四根竖梁的一端分别套装在横梁上。在安装竖梁时，通过选择横梁上四组竖梁安装孔中不同的安装孔，以调节所述竖梁之间的间距，从而满足加工工件的需要。四个支架的一端分别安装在竖梁上的支架安装孔内，所述支架的另一端分别安装有旋轮。加工时，由于工件的变形区具有对称性，从而使工件残余应力状态得到明显改善，筒形件形状和尺寸精度较高。本发明具有结构简单、接触可靠、易加工、成本低的特点。
【专利说明】—种对轮旋压工装【技术领域】
[0001]本发明涉及旋压制造行业，具体是一种可安装于立式车床的对轮旋压工装。
【背景技术】
[0002]快速进入空间为目的的大型固体助推器或芯级火箭固体发动机制造技术与应用已成为我国固体火箭发动机壳体和金属件的制造技术发展的一个重要方向。我国陆基、空射固体小运载火箭处于研究初期，而以未来“载人登月”任务为牵引，重型运载火箭固体助推器的论证研究刚刚起步。
[0003]随着对太空探索的快速发展，需要采用超大型火箭助推器。目前Φ2500mm以内的圆筒大部分采用机械加工、板料卷焊、有模旋压成形的工艺方法。但是对于Φ2500_及以上直径的圆筒，可以选择的成形工艺方法就屈指可数，薄壁圆筒的成形工艺不但要考虑工艺的可实现性和成本控制，同时还要兼顾火箭发动机的质量比性能控制等要求。
[0004]目前国内最常采用的薄壁圆筒成形工艺主要是有模旋压成形，有模旋压技术通常应用于小直径筒形件、细长管件类产品的旋压加工。随着航天技术的迅速发展和对大推力助推器火箭的发展要求，国内对于大直径薄壁圆筒的需求也越来越迫切，但是对于直径大于Φ2500πιπι以上的圆筒采用传统的有模旋压工艺显然十分的困难。采用无芯模的“对轮旋压”工艺可以有效解决这一问题，并具有柔性加工、工装简单和成形精度高等优点。
[0005]德国MT(MAN Technologie)股份公司最早提出对轮旋压原理，并进行了系统研究。1991年该公司委托位于德国多特蒙德的蒂森机械工程公司负责建造出了欧洲最大的立式对轮旋压机，已成功应用于欧洲航天局阿里安5号火箭助推器壳体的制造上。但无关于与该立式对轮旋压机配合的工装的报道。
【发明内容】
[0006]为克服现有技术中存在的对轮旋压工装技术空白的不足，本发明提出了一种对轮旋压工装。
[0007]本发明包括定位轴、横梁、竖梁、支架和旋轮。定位轴安装在横梁长度方向对称中心处的定位轴安装孔内。四组贯通横梁的竖梁安装孔分别位于横梁的两端和定位轴安装孔的两侧，并且所述四组竖梁安装孔的中心线均垂直于该横梁的侧表面。四根竖梁的一端分别套装在横梁上，并分别固定在所述横梁的两端和定位轴安装孔的两侧。在安装竖梁时，通过选择横梁上四组竖梁安装孔中不同的安装孔，以调节所述竖梁之间的间距，从而满足加工工件的需要。四个支架的一端分别安装在竖梁上的支架安装孔内，所述支架的另一端分别安装有旋轮。
[0008]在所述竖梁的一端有贯通的与横梁配合的连接孔，另一端有贯通的支架安装孔。所述分别位于竖梁两端的连接孔和支架安装孔均位于该竖梁的同一表面。
[0009]使用时，首先将机加出加强环的筒形件坯料安装于工作台上，调整坯料位于工作台中心，根据所加工的筒形件的直径，通过定位螺栓将竖梁移动到靠近筒形件坯料的位置，其中旋轮距离坯料2?3cm，四根竖梁呈对称分布且旋轮在统一水平线上。调节定位螺钉，使支架在安装孔内沿筒形件坯料径向移动，使旋轮位于试验前加工好的筒形件坯料加强环中。
[0010]旋压加工，旋轮随着车床纵向导轨沿设备主轴方向向工作台运动，所产生的轴向力和径向力共同作用于坯料上，坯料在减薄后沿着竖梁向背离工作台的方向流动，从而实现筒形件的对轮旋压反向旋压试验。
[0011]为解决在现有技术的基础上实现对轮旋压试验，本发明依据对轮旋压原理，提出了一种可安装于立式车床上的对轮旋压工装，能够在立式车床上实现筒形件的对轮旋压，对筒形件坯料的内外表面同时进行塑性加工，极大的节约了由芯模制造产生的成本，同时避免了旋压件与芯模表面的划伤，因此旋压件外观质量好，壁厚均匀；提高了筒形件内外表面质量。同时第一次在国内实现对轮旋压试验，为后续研究对轮旋压工艺提供了试验设备。本发明具有结构简单、接触可靠、易加工、成本低的特点。
[0012]试验证明，本发明具有以下优点:
[0013]1.采用内外表面同时加工的工艺方法有效的提高了筒形件的内外表面精度。
[0014]2.原理简单，原材料费用、工装设计制造费用、设备运行费用低，加工容易，生产成本低。
[0015]3.使用现有车床设备，将传统芯模更换为旋轮，节约了芯模的制造和管理费用(约占总成本的20%)，同时不需要安装芯模，有效降低工人劳动强度。
[0016]4.依靠材料塑性变形，对卷焊筒形件的纵焊缝进行了强化，大大提高了纵焊缝的机械性能，有效的提高了筒形件的安全性与可靠性。
[0017]5.由于变形区具有对称性，从而使工件残余应力状态得到明显改善，筒形件形状和尺寸精度较高。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是一种可安装于立式车床的对轮旋压工装结构示意图；其中图la是主视图，图lb是俯视图；
[0019]图2是定位轴的结构示意图；
[0020]图3是横梁的结构示意图；
[0021]图4是竖梁的结构示意图；
[0022]图5是支架的结构示意图。其中:
[0023]1.定位轴；2.横梁；3.连接螺栓；4.竖梁；5.定位螺钉；6.支架；
7.旋轮安装轴；8.轴承；9.旋轮；10.坯料。
具体实施例
[0024]本实施例是一种用于对轮旋压加工筒形件的工装，包括定位轴1、横梁2、竖梁4、支架6和旋轮9。
[0025]所述横梁2为本实施例的载体。横梁的截面为矩形，在该横梁长度方向上表面的对称中心处有凸台，该凸台的中心有贯通该横梁的定位轴安装孔。所述定位轴安装孔为两端为弧面的条形孔。所述定位轴安装孔的几何中心线垂直于横梁的上表面。在所述横梁的侧表面有四组贯通该横梁的竖梁安装孔，并且所述四组竖梁安装孔分别位于横梁的两端和定位轴安装孔的两侧；所述的四组竖梁安装孔的中心线均垂直于该横梁的侧表面。每组竖梁安装孔中，孔的数量根据安装需要确定，本实施例中，每组安装孔中，孔的数量为6个。在所述凸台所在部位横梁的侧表面有贯通的定位轴定位孔，所述定位轴定位孔的中心线与定位轴安装孔垂直于横梁上表面的几何中心线相互垂直并相交。定位轴1装入并固定在所述横梁上的定位轴安装孔内。
[0026]竖梁4有四根，一端分别套装在横梁2上，并分别通过连接螺栓3固定在所述横梁的两端和定位轴安装孔的两侧。在安装竖梁时，通过选择横梁2上四组竖梁安装孔中不同的安装孔，以调节所述竖梁4之间的间距，从而满足加工工件的需要。
[0027]支架6有四个。所述支架6的一端为与竖梁上的支架安装孔配合的连接杆，该连接杆的横截面为四方；所述支架6的另一端为旋轮安装轴孔。所述支架6的一端分别固定在所述竖梁4的另一端的支架安装孔内。旋轮安装轴7的一端通过轴承8装入所述支架6另一端的旋轮安装轴孔内。旋轮9以过盈配合的方式安装在旋轮安装轴7的另一端。
[0028]所述定位轴1为回转体。在该定位轴的一端为与位于横梁上的定位轴安装孔配合的矩形。
[0029]所述竖梁4为杆状。在该竖梁的一端有贯通的与横梁配合的连接孔，另一端有贯通的支架安装孔。所述与横梁配合的连接孔的外形尺寸与横梁的截面相同；所述支架安装孔的外形尺寸与支架的截面相同。所述分别位于竖梁两端的连接孔和支架安装孔均位于该竖梁的同一表面。在所述分别位于竖梁两端的连接孔的孔壁和支架安装孔的孔壁上分别有定位螺钉孔。
[0030]安装时，将定位轴安装于立式车床上，并通过定位螺栓，定位轴与横梁连接；通过2个定位螺栓将竖梁与横梁连接；通过4个定位螺钉将安装有旋轮、旋轮安装轴7、轴承的支架与竖梁连接。
[0031]以本实施例用于加工成形某产品为例。
[0032]本实施例用于加工成形的坯料10为筒状，用3A21铝合金板卷焊制成；筒形件有预先机加好的加强环，加强环最终厚度为6mm，长20mm，坡口角度小于旋轮攻角，筒体的截面为凸字形；筒形件的高度根据工装反向旋压后，筒形件的伸长与竖梁长度选择，该长度须保证筒形件减薄伸长后，筒形件没有触及到横梁，设备运转稳定。本实施例中，筒形件10的高度为300mm，同时筒形件的最大直径必须小于等于工装的最大加工直径。取筒形件直径为Φ 500mm。筒形件还料位于工作台中心部位。
[0033]安装时，将定位轴安装于立式车床上，并通过定位螺栓将横梁固定在定位轴上；竖梁安装在横梁上；支架通过定位螺钉固定在竖梁上。筒形件坯料安装于立式车床工作台上，并随工作台同步旋转。在旋压过程中，旋轮9沿设备主轴方向，向工作平台运动，轴向力和径向力共同作用于坯料10，坯料10对轮旋压减薄后沿着竖梁4向背离工作平台的方向流动伸长。
【权利要求】
1.一种对轮旋压工装，其特征在于，包括定位轴、横梁、竖梁、支架和旋轮；定位轴安装在横梁长度方向对称中心处的定位轴安装孔内；四组贯通横梁的竖梁安装孔分别位于横梁的两端和定位轴安装孔的两侧，并且所述四组竖梁安装孔的中心线均垂直于该横梁的侧表面；四根竖梁的一端分别套装在横梁上，并分别固定在所述横梁的两端和定位轴安装孔的两侧；在安装竖梁时，通过选择横梁上四组竖梁安装孔中不同的安装孔，以调节所述竖梁之间的间距，从而满足加工工件的需要；四个支架的一端分别安装在竖梁上的支架安装孔内，所述支架的另一端分别安装有旋轮。
2.如权利要求1所述对轮旋压工装，其特征在于，在所述竖梁的一端有贯通的与横梁配合的连接孔，另一端有贯通的支架安装孔；所述分别位于竖梁两端的连接孔和支架安装孔均位于该竖梁的同一表面。
【文档编号】B21D22/14GK103639261SQ201310676320
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】曹学文, 杨延涛, 张立武, 韩冬, 李增辉, 牟少正, 赵琳瑜, 尚勇, 曲中兴, 熊然, 王军锋, 闫飞宇, 白建瑞, 方拓, 岳彩荣 申请人:西安航天动力机械厂