航天用超高精导轨型材的生产设备的制作方法

本实用新型涉及铝合金加工技术领域，更具体地说，涉及一种航天用超高精导轨型材的生产设备。

背景技术：

国防建设特殊用途用大规格铝型材——航天用超高精导轨型材，定尺长度达9.2米，基于功能需要，其形位尺寸精度要求极高，要求上下弯每米不超过0.3mm，全长不超过3mm，扭拧度不超过2mm，侧向弯曲度要求全长不超过1.5mm，远大于GB/T14846《铝及铝合金挤压型材尺寸偏差》的超高精级要求。

如图1-2所示，为产品规格LX560、LX3103的两种航天用超高精导轨型材的截面形状，LX560呈工字型，LX3103为半封闭形状，两者均为异形薄壁型材，合金状态为6A02T6。由于制品较长、壁薄，淬火后制品变形较大，而现有技术仅通过对制品进行拉伸矫直，消除上下弯、侧弯、扭拧等变形缺陷，无法达到航天用超高精导轨型材的形位尺寸精度要求。

综上所述，如何达到航天用超高精导轨型材的形位尺寸精度要求，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种航天用超高精导轨型材的生产设备，以达到航天用超高精导轨型材的形位尺寸精度要求。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种航天用超高精导轨型材的生产设备，包括：

将铸锭挤压成导轨型材毛坯件的挤压机；

用于对所述导轨型材毛坯件进行淬火处理和时效处理的热处理炉；

用于对所述导轨型材毛坯件进行拉伸矫直的拉伸机；

用于对所述导轨型材毛坯件进行压力矫直的压力矫直机；

用于对所述导轨型材毛坯件进行辊式矫直的辊式矫直机；

用于对对所述导轨型材毛坯件进行扭拧矫直的扭拧矫直机。

优选的，上述生产设备中，所述拉伸机包括：

用于分段对导轨型材毛坯件进行拉伸矫直的拉伸矫直机本体，所述拉伸矫直机本体设置有用于夹持所述导轨型材毛坯件的拉伸钳口；

用于填充在所述导轨型材毛坯件的凹槽内的拉伸垫块。

优选的，上述生产设备中，所述导轨型材毛坯件包括第一横梁、第二横梁和连接所述第一横梁中部与所述第二横梁中部的连接纵梁，所述第一横梁、所述第二横梁以及所述连接纵梁配合形成对称设置的第一凹槽和第二凹槽，所述第二横梁向靠近所述第一横梁的方向内凹形成第三凹槽；

所述拉伸垫块包括用于填充在所述第一凹槽内的第一垫块、用于填充在所述第二凹槽内的第二垫块、用于填充在所述第三凹槽内的第三垫块，所述第一垫块、所述第二垫块和所述第三垫块能够与导轨型材标准件上相对应凹槽的槽面贴合。

优选的，上述生产设备中，所述导轨型材毛坯件包括：

横梁；

位于同一平面内并具有间距的第一支撑梁和第二支撑梁；

垂直连接所述横梁的一端与所述第一支撑梁的中部的第一纵梁；

垂直连接所述横梁的另一端与所述第二支撑梁的中部的第二纵梁；

其中，所述第一支撑梁、所述第一纵梁、所述横梁、所述第二纵梁和所述第二支撑梁配合围成第四凹槽；所述横梁向靠近所述第一支撑梁的方向内凹形成第五凹槽；

所述拉伸垫块包括用于填充在所述第四凹槽内的第四垫块、用于填充在所述第五凹槽内的第五垫块，所述第四垫块、所述第五垫块能够与导轨型材标准件上相对应凹槽的槽面贴合。

优选的，上述生产设备中，所述压力矫直机包括：

用于分段冲压导轨型材毛坯件的压力矫直机本体；

能够与所述导轨型材毛坯件的支撑底面贴合的两个冲压垫块，所述冲压垫块设置在所述压力矫直机本体的工作平台上。

优选的，上述生产设备中，所述辊式矫直机包括多个辊组，每个所述辊组包括轴线沿水平方向设置的支撑型辊和压下型辊，所述支撑型辊的外周面上设置有矫直所述第一横梁一端的第一矫直槽和矫直所述第二横梁一端的第二矫直槽，所述压下型辊的外周面上设置有矫直所述第一横梁另一端的第三矫直槽和矫直所述第二横梁另一端的第四矫直槽，所述第一矫直槽和所述第三矫直槽结构相同，所述第二矫直槽和所述第四矫直槽结构相同。

优选的，上述生产设备中，所述辊式矫直机为24辊辊式矫直机，该24辊辊式矫直机设置有能够矫正所述导轨型材毛坯件扩口的第一辊组和能够矫正所述导轨型材毛坯件并口的第二辊组。

优选的，上述生产设备中，所述扭拧矫直机包括：

设置有夹持部的扭拧矫直机本体；

与所述导轨型材毛坯件外表面贴合的扭拧垫块，所述扭拧垫块设置有与所述夹持部配合的夹持槽。

优选的，上述生产设备中，还包括辅助搬运所述导轨型材毛坯件的辅助搬运装置，所述辅助搬运装置包括储料架和地爬车，所述储料架的储料面和所述地爬车的运输面均设置有软接触层。

优选的，上述生产设备中，所述软接触层为木屑垫料层。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的航天用超高精导轨型材的生产设备包括将铸锭挤压成导轨型材毛坯件的挤压机；用于对导轨型材毛坯件进行淬火处理和时效处理的热处理炉；用于对导轨型材毛坯件进行拉伸矫直的拉伸机；用于对导轨型材毛坯件进行压力矫直的压力矫直机；用于对导轨型材毛坯件进行辊式矫直的辊式矫直机；用于对对导轨型材毛坯件进行扭拧矫直的扭拧矫直机。

上述生产设备生产过程中，首先利用挤压机将铸锭挤压成导轨型材毛坯件，然后利用热处理炉对导轨型材毛坯件进行淬火处理；接着通过拉伸机对导轨型材毛坯件进行拉伸矫直，尽可能消除淬火残余应力，并通过合理控制拉伸率，最大限度提升型材的直线度，减小扭拧度，为后续矫直的可操作性奠定基础；再通过辊式矫直机对导轨型材毛坯件进行辊矫，或通过热处理炉对导轨型材毛坯件进行时效处理；接着利用压力矫直机对导轨型材毛坯件的上下弯、局部弯曲进行压力矫直，消除弯曲，将型材弯曲度矫正在上下弯每米不超过0.3mm，全长不超过3mm；再利用辊式矫直机对导轨型材毛坯件的开口度、上下弯、侧弯进行辊式矫直，将侧向弯曲度矫正在全长不超过1.5mm；最后通过扭拧矫直机对导轨型材毛坯件进行扭拧矫直，消除扭拧缺陷，使扭拧度不超过2mm。

综上所述，本实用新型的生产设备能够对导轨型材毛坯件依次进行拉伸矫直、压力矫直、辊式矫直和扭拧矫直，结合多种矫直方式最大程度地消除上下弯、侧弯、扭拧等变形缺陷，能够使获得的产品达到航天用超高精导轨型材的形位尺寸精度要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是为产品规格LX560的航天用超高精导轨型材的截面形状；

图2是为产品规格LX3103的航天用超高精导轨型材的截面形状；

图3是本实用新型实施例提供的拉伸垫块的一种实施方式的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的拉伸垫块的另一种实施方式的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的支撑型辊和压下型辊应用时的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的压力矫直机的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的扭拧垫块的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种航天用超高精导轨型材的生产设备，能够达到航天用超高精导轨型材的形位尺寸精度要求。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考附图2-7，本实用新型实施例提供的航天用超高精导轨型材的生产设备，包括将铸锭挤压成导轨型材毛坯件的挤压机；用于对导轨型材毛坯件进行淬火处理和时效处理的热处理炉；用于对导轨型材毛坯件进行拉伸矫直的拉伸机；用于对导轨型材毛坯件进行压力矫直的压力矫直机；用于对导轨型材毛坯件进行辊式矫直的辊式矫直机；用于对对导轨型材毛坯件进行扭拧矫直的扭拧矫直机。

上述生产设备生产过程中，首先利用挤压机将铸锭挤压成导轨型材毛坯件，然后利用热处理炉对导轨型材毛坯件进行淬火处理；接着通过拉伸机对导轨型材毛坯件进行拉伸矫直，尽可能消除淬火残余应力，并通过合理控制拉伸率，最大限度提升型材的直线度，减小扭拧度，为后续矫直的可操作性奠定基础；再通过辊式矫直机对导轨型材毛坯件进行辊矫，或通过热处理炉对导轨型材毛坯件进行时效处理；接着利用压力矫直机对导轨型材毛坯件的上下弯、局部弯曲进行压力矫直，消除弯曲，将型材弯曲度矫正在上下弯每米不超过0.3mm，全长不超过3mm；再利用辊式矫直机对导轨型材毛坯件的开口度、上下弯、侧弯进行辊式矫直，将侧向弯曲度矫正在全长不超过1.5mm；最后通过扭拧矫直机对导轨型材毛坯件进行扭拧矫直，消除扭拧缺陷，使扭拧度不超过2mm。

综上所述，本实用新型的生产设备能够对导轨型材毛坯件依次进行拉伸矫直、压力矫直、辊式矫直和扭拧矫直，结合多种矫直方式最大程度地消除上下弯、侧弯、扭拧等变形缺陷，能够使获得的产品达到航天用超高精导轨型材的形位尺寸精度要求。

优选的，拉伸机包括用于分段对导轨型材毛坯件进行拉伸矫直的拉伸矫直机本体，拉伸矫直机本体设置有用于夹持导轨型材毛坯件的拉伸钳口；用于填充在导轨型材毛坯件的凹槽内的拉伸垫块。应用时，首先利用拉伸钳口夹持导轨型材毛坯件。然后将拉伸垫块填充在导轨型材毛坯件的凹槽内，接着通过拉伸机施加拉伸力，实现拉伸矫直。本实用新型通过设计制作专用拉伸垫块，合理控制拉伸率，最大限度提升型材的直线度，减小扭拧度，为后续矫直的可操作性奠定基础。

经过试模、修模，匹配合理的挤压工艺，挤出制品外形尺寸较好，但经过淬火炉淬火后，制品存在严重的弯扭现象。需要通过360吨或1500吨拉伸机进行矫直，并尽可能消除淬火残余应力。

针对如图1所示的产品规格为LX560的导轨型材毛坯件，包括第一横梁011、第二横梁013和连接第一横梁011中部与第二横梁013中部的连接纵梁012，第一横梁011、第二横梁013以及连接纵梁012配合形成对称设置的第一凹槽Ⅰ和第二凹槽Ⅱ，第二横梁013向靠近第一横梁011的方向内凹形成第三凹槽Ⅲ；

如图4所示，拉伸垫块包括用于填充在第一凹槽Ⅰ内的第一垫块1、用于填充在第二凹槽Ⅱ内的第二垫块2、用于填充在第三凹槽Ⅲ内的第三垫块3，第一垫块1、第二垫块2和第三垫块3能够与导轨型材标准件上相对应凹槽的槽面贴合。

拉伸时，将第一垫块1填充在第一凹槽Ⅰ内，第二垫块2填充在第二凹槽Ⅱ内，第三垫块3填充在第三凹槽Ⅲ内。为保证获得更佳的直线度，拉伸率宜尽量大，以获得更佳的矫直效果，但不宜超过3％，以减少或避免断头和截面尺寸不合格，实际按2.6-3.0％控制。

针对如图2所示的产品规格为LX3103的导轨型材毛坯件，包括横梁；位于同一平面内并具有间距的第一支撑梁024和第二支撑梁023；垂直连接横梁的一端与第一支撑梁024的中部的第一纵梁025；垂直连接横梁的另一端与第二支撑梁023的中部的第二纵梁022；其中，第一支撑梁024、第一纵梁025、横梁、第二纵梁022和第二支撑梁023配合围成第四凹槽Ⅳ；横梁向靠近第一支撑梁024的方向内凹形成第五凹槽V；

如图5所示，拉伸垫块包括用于填充在第四凹槽Ⅳ内的第四垫块4、用于填充在第五凹槽V内的第五垫块5，第四垫块4、第五垫块5能够与导轨型材标准件上相对应凹槽的槽面贴合。

LX3103为异型的槽材，由于其有一个半封闭的型腔即第四凹槽Ⅳ，中部需加芯棒即第四垫块4，以使型材各部位拉伸时受力均匀。该规格型材拉伸率控制存在很大的局限性：过小，会导致弯曲不能得到有效消除，过大，会导致型材开口度超差或严重超差，并使型材开口度沿纵向上产生严重的不均匀性，会导致后续矫直困难，甚至无法矫正出合格产品。综合考虑弯曲、开口变形等多方面因素，实际按2.4-2.7％控制。

如图6所示，压力矫直机包括用于分段冲压导轨型材毛坯件的压力矫直机本体；能够与导轨型材毛坯件的支撑底面贴合的两个冲压垫块7，冲压垫块7设置在压力矫直机本体的工作平台上。

压力矫直是本项目两个产品的必要矫直手段，用于矫直上下弯和局部的弯曲。具体的，压力矫直机本体为300吨压力矫直机。矫直时需制作匹配型材几何形状的冲压垫块7，防止制品局部被压塌变形。压力矫直需沿纵向上分段进行矫直，将型材弯曲度矫正在全长范围内≤2mm。

本实用新型综合使用了24辊辊式矫直机和大12辊辊式矫直机进行开口度、上下弯、侧弯的矫直。

本实用新型一具体的实施例中，辊式矫直机包括多个辊组，每个辊组包括轴线沿水平方向设置的支撑型辊6和压下型辊，支撑型辊6的外周面上设置有矫直第一横梁011一端的第一矫直槽62和矫直第二横梁013一端的第二矫直槽61，压下型辊的外周面上设置有矫直第一横梁011另一端的第三矫直槽和矫直第二横梁013另一端的第四矫直槽，第一矫直槽62和第三矫直槽结构相同，第二矫直槽61和第四矫直槽结构相同，如图6所示。本实用新型的支撑型辊6和压下型辊结构相同，便于加工。

LX560型材在拉伸矫直后残留的侧弯较大，一般在3-6mm，其弯曲沿纵向上较均匀，适合采用辊矫方式矫直。由于其无侧向水平支撑，需制作专用的支撑型辊6和压下型辊。辊矫的一次压下量不宜过大，以防止恶化其扭拧度。

本实用新型另一具体的实施例中，辊式矫直机为24辊辊式矫直机，该24辊辊式矫直机设置有能够矫正导轨型材毛坯件扩口的第一辊组和能够矫正导轨型材毛坯件并口的第二辊组。

LX3103型材在较大的拉伸率下，其开口度出现了严重的超差，且沿纵向上存在严重的不均匀性，导致矫正十分困难。24辊辊式矫直机具有左右矫直辊即第一辊组、上下矫直辊即第二辊组，且矫直辊数量多，可以对型材进行足够多点位的施压、夹持，因此先使用24辊辊式矫直机对其开口度进行矫正。由于通过一次矫正的方式易造成某些局部位置发生不可逆的变形，而其它部位没有达到矫直效果，实际操作中采用了分段预矫正，先控制开口度全长上的一致性和差值，然后进行全长矫直，获得了良好的效果。

如图7所示，扭拧矫直机包括：设置有夹持部的扭拧矫直机本体；与导轨型材毛坯件外表面贴合的扭拧垫块8，扭拧垫块8设置有与夹持部配合的夹持槽81。

LX560、LX3103分别有约50％、40％的制品需进行扭拧矫直。具体的，扭拧矫直机本体选为70吨扭拧矫直机。由于扭拧机的最大矫直长度为2米，需对制品进行分段矫直。为防止分段矫直时产生不均匀的扭拧或局部变形过大，每次的矫直量要遵循循序渐进的原则。

型材矫直需配合专用的扭拧垫块8，扭拧矫直时将扭拧垫块8与导轨型材毛坯件外表面贴合，使扭拧矫直机本体的夹持部夹紧在扭拧垫块8的夹持槽81内，通过扭拧垫块增加扭拧受力面积，确保有足够的受力面和受力均匀，防止型材夹持部位产生局部变形。

为了进一步优化上述技术方案，生产设备还包括辅助搬运导轨型材毛坯件的辅助搬运装置，辅助搬运装置包括储料架和地爬车，储料架的储料面和地爬车的运输面均设置有软接触层。生产操作中，本实用新型通过辅助搬运装置实现型材的运输、储存，并通过软接触层实现与型材的软接触，从而有效防护型材表面质量。

具体的实施方式中，软接触层为木屑垫料层。本实施例在储料架和地爬车等辅助搬运装置的运输面大量采用了木方垫料，实现了软接触，结构比较简单，成本较低。当然，上述软接触层还可以为缓冲塑胶层或气泡膜层等。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。