双向腹板型材框拉弯成形方法与流程

本发明属于塑性加工技术领域，具体涉及一种型材的成形方法。

背景技术：

CZ－5运载火箭整流罩，是迄今为止国内设计的最大系列整流罩。整流罩在满足总体结构外形和载荷要求的同时，还需满足总体结构质量、分离可靠性及隔音、降噪、透波等要求。与现役运载火箭整流罩相比，外形尺寸、结构形式、尺寸公差都发生了很大的变化。CZ-5整流罩组合后柱段的双向腹板异型框，沿整流罩的II-IV象限分为两瓣。

拉弯成形技术是指毛料在弯曲的同时加以切向拉力使毛料逐步贴胎使其成形为特定形状。基本工艺过程是先将毛料两端夹持在钳口内，然后拉弯机两臂在转动的同时对毛料施加切向拉力，使毛料逐步贴胎最终成形为所需形状。

双向腹板型材框，其弯曲半径R2598.8mm，内侧腹板厚度和宽度分别为8mm、54mm；外侧腹板厚度和宽度分别为6mm、36.5mm；侧板宽度为6mm，整个型材高度为90mm，材料为超硬铝合金7A09-0型材。

此型材为非对称结构，整体高度较高，壁厚较厚，腹板宽，并且成形时其外侧腹板始终处于自由状态不受约束，采用这种特殊型材结构，不可控因素增多，加大了零件的成形难度。与其他型材框相比，双向腹板型材框的主要特点主要包括：一、直径大(R2598.8)；二、型材整体尺寸大；三、截面复杂，双向腹板，非对称式；四、弯曲时内、外腹板为两种弯曲形式，内腹板为收边，外腹板为放边，外侧腹板始终处于自由状态不受约束。因此零件1成形时其外侧腹板弯曲时容易翘起2,如图1所示，翘起的一侧与平台3表面形成间隙，使 成形后的零件1的底平面与平台3的间隙较大，影响成形后的零件平面度和角度。另外，由于回弹的原因，型材拉弯过程中会产生截面畸变、半径增大等缺陷。因此需合理设计成形工艺和模具结构，以生产出尺寸合格的零件。

普通的拉弯成形方法难以满足CZ-5运载火箭整流罩的双向腹板型材框的成形，不能使得成形后的零件精度满足装配要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种5m直径双向腹板型材框拉弯成形方法，其能满足CZ-5运载火箭整流罩的双向腹板型材框的成形要求。

本发明的技术方案如下：

一种双向腹板型材框拉弯成形方法，该方法包括如下步骤：

1)准备，包括下述步骤

a.将毛料锯切，之后下热处理试片；

b.选择拉弯模，要求回弹率0.8～1％，胎体槽口深度尺寸公差-0.1mm～0，宽度尺寸公差0.2～0.4mm；

2)预拉弯成形

a.清理毛料表面；

b.将上述毛料的两端利用钳口装卡，利用拉弯机对毛料截面施加轴向预拉力，在预拉力不变的情况下，施加弯矩，使得毛料贴胎，即进入拉弯模中，贴紧模胎；

c.卸料：将两侧液压缸钳口打开，将毛料从两侧钳口中卸下；

3)对预拉弯之后的毛料进行热处理

a.从拉弯模中取出毛料，将其放置在热处理架上，采用多点捆扎；

b.将绑好后的热处理架和毛料一起放置在温度为475±5℃的火焰中，时间 为30-35min，然后水冷却；

4)补拉弯成形

a.在拉弯模与毛料接触的部分涂润滑油；

b.将上述毛料的两端利用钳口装卡，利用拉弯机对毛料截面施加轴向预拉力，在预拉力不变的情况下，施加弯矩，使毛料全部进入到拉弯模的凹槽内，压紧拉弯模盖板；

c.继续对毛料施加拉力，补拉弯至毛料贴胎；

5)修正

a.粗切余量，将拉弯之后的毛料的端头按照工件样板切割线，距切割线80～110mm以外余量去除；

b.按照要求的工件样板修正，形成成形工件；

6)人工时效

对成形后零件进行人工时效强化，具体工艺为将成形工件放置在160±5℃的环境下保温175～185分钟；

重复上述步骤5)，反复进行修正，直到零件满足工艺要求。

在上述的双向腹板型材框拉弯成形方法中：针对毛料表面有磕碰伤，则在预拉弯成形步骤之前进行表面缺陷处理，将毛料打磨光滑。

在上述的双向腹板型材框拉弯成形方法中：步骤3)中对毛料进行捆扎，毛料间要有一定的间隙，间隔为30～50mm，捆扎松紧一致。

在上述的双向腹板型材框拉弯成形方法中：所述的零件满足工艺要求是指，

零件外缘与切面样板间隙0～1.5mm；

横断面角度与直角尺间隙0～1.0mm；

零件与平台间隙0～1.5mm。

在上述的双向腹板型材框拉弯成形方法中：步骤2)和4)中毛料的两端利用钳口装卡时，钳口夹头的中心线要与毛料的剖面重心重合。

本发明的显著效果在于：采用两次拉弯成形工艺，两次拉弯之间采用淬火工艺进行热处理，加强材料强度，同时热处理过程中采用多点捆绑方式，进一步防止毛料在处理过程中变形过大，影响二次拉弯成形精度。进一步的，通过限定拉弯模的回弹率参数以及槽口尺寸，进一步保证成形精度。

采用多次修正和人工时效，保证最后的零件精度。

附图说明

图1为腹板弯曲时容易翘起示意图；

图2为零件外缘与切面样板间隙示意图；

图3为横断面角度与直角尺间隙示意图；

图中：1.零件；2.翘起；3.平台；4.样板。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

1)成形准备

a.采用毛料，锯切，之后下热处理试片。

b.拉弯模回弹率0.8～1％

胎体槽口深度尺寸公差-0.1mm～0，宽度尺寸公差0.2～0.4mm；

c.将钳口夹头的中心线与毛料的剖面重心重合，以免拉弯时毛料及夹头都受到有害的附加弯矩。

2)表面缺陷处理

如果毛料表面光滑则无需此步骤，直接进入预拉弯成形步骤；

针对毛料表面的磕碰伤，需要进行打磨光滑再进入预拉弯成形步骤。

3)预拉弯成形

a.清理毛料表面；

b.将上述毛料的两端利用钳口装卡，利用拉弯机对毛料截面施加轴向预拉力，在预拉力不变的情况下，施加弯矩，使得毛料贴胎，即进入拉弯模中，贴紧模胎；

c.卸料：将两侧液压缸钳口打开，将毛料从两侧钳口中卸下。

4)对预拉弯之后的毛料进行热处理

a.从拉弯模中取出毛料，将其放置在热处理架上，采用多点捆扎；

毛料间要有一定的间隙，间隔为30～50mm，捆扎松紧要一致，防止毛料变形过大。热处理架可采用槽钢焊接，形成横竖交叉的架体，用于淬火工艺。

b.将绑好后的热处理架和毛料一起放置在温度为475±5℃的空气炉中，时间为30-35min，然后水冷却。

5)补拉弯成形

a.在拉弯模与毛料接触的部分涂润滑油

b.将上述毛料的两端利用钳口装卡，利用拉弯机对毛料截面施加轴向预拉力，在预拉力不变的情况下，施加弯矩，使毛料全部进入到拉弯模的凹槽内，压紧拉弯模盖板；

由于淬火之后毛料会产生形变，因此再次进入到拉弯模可能会产生困难，可以利用工具辅助毛料全部进入拉弯模内，

c.继续对毛料施加拉力，补拉弯至毛料贴胎；

6)修正

a.粗切余量，将拉弯之后的毛料的端头按照工件样板切割线，距切割线80～110mm以外余量去除；

b.按照要求的工件样板修正，形成成形工件

7)人工时效

对成形后零件进行人工时效强化，具体工艺为将成形工件放置在160±5℃的环境下保温175～185分钟，进行空冷。

8)重复上述步骤6)，反复进行修正

直到零件满足“钣金冲压件通用技术条件”要求：即

按切面样板修整零件型面，零件1外缘与切面样板4的间隙h为0～1.5mm，如图2所示；

按角尺修整零件角度，横断面角度与直角尺间隙h₁为0～1.0mm，

修整零件与平台间隙，与平台间隙h₂为0～1.5mm，如图3所示。