薄壁异型件的加工装置的制作方法

本发明涉及机械加工领域，特别涉及一种薄壁异型件的加工装置。

背景技术：

当前存在一种薄壁异型件，该薄壁异型件是燃气轮机头部进气道的主要组成零件。由于需要燃气轮机头部进气道内流动的气流保持稳定，因此需要保证薄壁异型件的型线质量较好。而当前的薄壁异型件通常通过旋压成型方法制造，将薄壁异型件通过旋压压紧在模具上成型，但这种制造方法得到的薄壁异型件的精度不高，而且零件壁厚容易出现壁厚不均的问题，得到的薄壁异型件的型线质量较差。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种薄壁异型件的加工装置，可提高薄壁异型件的质量。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种薄壁异型件的加工装置，所述加工装置包括第一冲压工装与第二冲压工装，所述第一冲压工装用于对圆环毛坯的内边缘区域进行冲压得到冲压内边缘区域，所述第二冲压工装用于对所述冲压内边缘区域与所述圆环毛坯的外边缘区域进行冲压，

所述第一冲压工装包括压紧环、定位单元及支撑环，所述压紧环与所述支撑环轴线重合，所述压紧环与所述支撑环间隔设置，所述压紧环的外壁上设置有第一曲面，所述支撑环的内壁上设置有第二曲面，所述第一曲面的最小直径小于所述第二曲面的最小直径，所述第一曲面的直径在所述压紧环远离所述支撑环的一端朝向靠近所述支撑环的一端的方向上逐渐减小，所述第二曲面的直径的变化趋势与所述第一曲面的直径的变化趋势相同，所述定位单元将所述圆环毛坯固定在所述支撑环上，所述压紧环用于将所述圆环毛坯压紧在所述支撑环上，

所述第二冲压工装包括冲压环、定位环与底座，所述冲压环与所述定位环轴线重合，所述冲压环与所述定位环间隔设置，所述冲压环与所述定位环的轴线重合，所述定位环将所述内边缘区域压紧在所述底座上，所述定位环的外壁上设置有对应所述第一曲面的第三曲面，所述底座上设置有第四曲面，所述第四曲面与所述第三曲面之间形成定位空间，所述定位空间用于对所述圆环毛坯的内边缘区域进行定位，所述第三曲面的直径的变化趋势与所述第一曲面的直径的变化趋势相同，

所述冲压环上的内壁上设置有第五曲面，所述第五曲面上的最小直径大于所述第三曲面上的最大直径，所述第五曲面的直径的变化趋势与所述第一曲面的直径的变化趋势相反，所述冲压环用于将所述外边缘区域压紧在所述底座的第四曲面上。

可选地，所述定位单元包括环形槽与环形板，所述环形槽同轴设置在所述支撑环靠近所述压紧环的一端，环形板同轴连接在所述支撑环上，所述环形板用于将所述外边缘区域压紧在所述环形槽内，所述环形板的内径大于所述压紧环的外径。

可选地，所述第二冲压工装还包括导向单元，所述导向单元包括导向板与多个导向螺栓，所述导向板固定在所述定位环靠近所述冲压环的一端，所述导向螺栓连接所述导向板与所述底座，每个所述导向螺栓的轴线均与所述定位环的轴线平行。

可选地，所述底座包括成型环与固定座，所述成型环固定在所述固定座上，所述成型环与所述定位环同轴，所述第四曲面位于所述成型环靠近所述冲压环的一端上。

可选地，所述固定座上设置有定位止口，所述定位止口的内径与所述成型环的外径相等。

可选地，所述冲压环的内壁的周向上设置有避让曲面，所述避让曲面上的最小直径大于所述第五曲面的最大直径，所述成型环的外径与所述避让曲面的最小直径相等。

可选地，所述冲压环的周向上设置有多个通孔，所述成型环上同轴设置有环形凸起，所述环形凸起上设置有与所述多个通孔一一对应的多个光孔，每个所述通孔与每个所述光孔内均插设一个螺栓，所述螺栓靠近所述冲压环的末端上开设有梯形孔，所述梯形孔内设置有与所述梯形孔相配合的楔形块，所述楔形块将所述螺栓固定在所述冲压环上。

可选地，所述楔形块上设置有u形槽。

可选地，所述环形板与所述支撑环之间通过螺栓连接，所述环形板上设置有对应所述螺栓的螺帽。

可选地，所述导向板上设置有与所述定位环同轴的圆形孔。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：先使用第一冲压工装中的定位单元将圆环毛坯定位在支撑环上，压紧环上的第一曲面在朝向支撑环的方向上逐渐减小，压紧环上第一曲面将圆环毛坯压紧在支撑环的第二曲面上，得到内边缘区域被冲压的圆环毛坯。由于第二曲面的直径的变化趋势与第一曲面的直径的变化趋势相同，圆环毛坯被第一曲面与第二曲面冲压的内边缘区域能够保持较好的均匀度。进一步将圆环毛坯的内边缘区域固定在定位环的第三曲面与底座的第四曲面之间，第三曲面与第一曲面对应，通过第一曲面压紧得到的内边缘区域能够被定位环良好固定。而冲压环上设置的最小直径大于第三曲面上的最大直径且直径的变化趋势与第一曲面的直径的变化趋势相反的第五曲面，可将圆环毛坯的外边缘区域压紧在第四曲面上，可结合第三曲面完成对冲压内边缘区域与外边缘区域的同时冲压。这种结构中，先通过第一冲压工装对圆环毛坯的内边缘区域进行初步冲压得到冲压毛坯，再通过第二冲压工装完成对冲压毛坯的整体拉伸冲压(冲压内边缘区域与外边缘区域)，而不是一次对圆环毛坯的内边缘区域与外边缘区域进行冲压，圆环毛坯受力较为均匀，得到的薄壁异型件的质量较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，

图1是是本发明实施例提供的薄壁异型件的圆环毛坯的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的冲压毛坯的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的薄壁异形件的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的第一冲压工装的使用状态示意图；

图5是本发明实施例提供的第二冲压工装的使用状态示意图；

图6是本发明实施例提供的底座的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的第二冲压工装的另一使用状态示意图；

图8是本发明实施例提供的楔形块的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的楔形块的侧视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细描述。

为便于理解本发明，此处先提供图1，图1是是本发明实施例提供的薄壁异型件的圆环毛坯的结构示意图。如图1所示，圆环毛坯10为一环形板的结构，在实际冲压过程中，圆环毛坯10可分为内边缘区域101与外边缘区域102，圆环毛坯10上分界直径10a以内为内边缘区域101，圆环毛坯10的分界直径10a以外为外边缘区域102。分界直径10a与圆环毛坯10的外径之比为5:6。

图2是本发明实施例提供的冲压毛坯的结构示意图，如图2所示，圆环毛坯10上的内边缘区域101被冲压，外边缘区域102还未被冲压的圆环毛坯10。

图3是本发明实施例提供的薄壁异形件的结构示意图，如图3所示，在对冲压内边缘区域101a与外边缘区域102冲压之后，得到薄壁异形件20。

图4是本发明实施例提供的第一冲压工装的使用状态示意图，如图4所示，第一冲压工装1包括压紧环11、定位单元12及支撑环13。压紧环11与支撑环13轴线重合，压紧环11与支撑环13间隔设置，压紧环11的外壁上设置有第一曲面111，支撑环13的内壁上设置有第二曲面131，所述第一曲面111的最小直径小于所述第二曲面131的最小直径，第一曲面111的直径在压紧环11远离支撑环13的一端朝向靠近支撑环13的一端的方向a上逐渐减小，第二曲面131的直径的变化趋势与第一曲面111的直径的变化趋势相同，定位单元12将圆环毛坯10固定在支撑环13上，压紧环11用于将圆环毛坯10压紧在支撑环13上。

图5是本发明实施例提供的第二冲压工装的使用状态示意图，第二冲压工装2用于对圆环毛坯10进行冲压以得到薄壁异形件20。如图5所示，第二冲压工装2包括冲压环21、定位环22与底座23。冲压环21与定位环22轴线重合，冲压环21与定位环22间隔设置，冲压环21与定位环22的轴线重合，定位环22将内边缘区域101压紧在底座23上，定位环22的外壁上设置有对应第一曲面111的第三曲面221，底座23上设置有第四曲面231，第四曲面231与第三曲面221之间形成定位空间b，定位空间b用于对圆环毛坯10的内边缘区域101进行定位，第三曲面221的直径的变化趋势与第一曲面111的直径的变化趋势相同。

冲压环21上的内壁上设置有第五曲面211，第五曲面211上的最小直径大于第三曲面221上的最大直径，第五曲面211的直径的变化趋势与第一曲面111的直径的变化趋势相反，冲压环21用于将外边缘区域102压紧在底座23的第四曲面231上。

先使用第一冲压工装1中的定位单元12将圆环毛坯10定位在支撑环13上，压紧环11上的第一曲面111在朝向支撑环13的方向上逐渐减小，压紧环11上第一曲面111将圆环毛坯10压紧在支撑环13的第二曲面131上，得到内边缘区域101被冲压的圆环毛坯10。由于第二曲面131的直径的变化趋势与第一曲面111的直径的变化趋势相同，圆环毛坯10被第一曲面111与第二曲面131冲压的内边缘区域101能够保持较好的均匀度。进一步将圆环毛坯10的内边缘区域101固定在定位环22的第三曲面221与底座23的第四曲面231之间，第三曲面221与第一曲面111对应，通过第一曲面111压紧得到的内边缘区域101能够被定位环22良好固定。而冲压环21上设置的最小直径大于第三曲面221上的最大直径且直径的变化趋势与第一曲面111的直径的变化趋势相反的第五曲面211，可将圆环毛坯10的外边缘区域压紧在第四曲面231上，可结合第三曲面221完成对内边缘区域101与外边缘区域102的同时冲压。这种结构中，先通过第一冲压工装1对圆环毛坯10的内边缘区域101进行初步冲压得到圆环毛坯10，再通过第二冲压工装2完成对圆环毛坯10整体(内边缘区域101与外边缘区域102)拉伸冲压，而不是一次对圆环毛坯10的内边缘区域101与外边缘区域102进行冲压，圆环毛坯10受力较为均匀，得到的薄壁异型件的质量较好。

且采用这种对圆环毛坯10的内边缘区域101与外边缘区域102分别进行冲压的结构，也可避免薄壁异型件被直接压紧在工件上无法取出的问题。

如图4所示，定位单元12可包括环形槽121与环形板122，环形槽121同轴设置在支撑环13靠近压紧环11的一端，环形板122同轴连接在支撑环13上，环形板122用于将圆环毛坯10压紧在环形槽121内，环形板122的内径大于压紧环11的外径。这种设置可使得压紧环11顺利对圆环毛坯10的内边缘区域101进行冲压，也可保证圆环毛坯10的准确定位，保证圆环毛坯10的冲压精度。

如图4所示，压紧环11可与冲压机40可拆卸连接以实现对位于支撑环13上的圆环毛坯10的冲压，这种设置也方便拆卸。

可选地，环形板122与支撑环13之间可通过螺栓连接，环形板122上设置有对应螺栓的螺帽。这种连接方式易于实现。

如图5所示，冲压环21的内壁的周向上设置有避让曲面212，避让曲面212上的最小直径大于第五曲面211的最大直径，成型环231的外径与避让曲面212的最小直径相等。避让曲面212的设置可使得冲压环21顺利压紧第四曲面231上，避免底座23与冲压环21之间可能产生撞击影响外边缘区域102的冲压质量。

如图5所示，第二冲压工装2还包括导向单元24，导向单元24包括导向板241与多个导向螺栓242，导向板241固定在定位环22靠近冲压环21的一端，导向螺栓242连接导向板241与底座23，每个导向螺栓242的轴线均与定位环22的轴线平行。导向单元24中的导向板241与定位环22固定连接，导向板241与底座23之间通过导向螺栓242连接，导向螺栓242可表面定位环22在导向螺栓242的径向上发生位移，保证定位环22将圆环毛坯10的稳定固定在底座23上。

导向螺栓242与底座23之间可通过螺母连接。

可选地，导向板241上可设置有与定位环22同轴的圆形孔241a。圆形孔241a的设置可便于导向板241的导向与定位。

如图5所示，第二冲压工装2还可包括连接板25，连接板25一面与冲压机40连接，连接板25另一面与冲压环21连接，连接板25垂直冲压环21的轴向。连接板25可加强冲压环21与冲压机40之间的连接稳定，保证冲压环21可对圆环毛坯10的外边缘区域102稳定冲压。

图6是本发明实施例提供的底座的结构示意图，如图6所示，底座23包括成型环231与固定座232，成型环231固定在固定座232上，成型环231与定位环22同轴，第四曲面231位于成型环231靠近冲压环21的一端上。底座23设置为成型环231与固定座232的结构，可便于制作与拆装。

可以设置第四曲面231上对应第三曲面221的部分为内区域231a，第四曲面231对应第五曲面211的部分为外区域231b，内区域231a与外区域231b以分界直径10a为分界，内区域231a的直径的变化趋势与第三曲面221的直径的变化趋势相同，外区域231b的直径的变化趋势与第五曲面211的直径的变化趋势相同。这种设置得到的薄壁异形件20的壁厚可以更均匀，质量也有保证。

第四曲面231的内区域231a与外区域231b均位于成型环231靠近冲压环21的一端，且内区域231a与外区域231b分别位于成型环231的内壁与外壁上。

其中，固定座232上可设置有定位止口232a，定位止口232a的内径与成型环231的外径相等。定位止口的设置可便于成型环231快速定位在固定座232上，便于拆装的同时，也可保证圆环毛坯10在第二工装上的定位精度进而保证圆环毛坯10的加工精度。

需要说明的是，在本发明中，圆环毛坯10的内边缘区域101与外边缘区域102虽然是通过第一冲压工装1及第二冲压工装2分别进行冲压，但由于内边缘区域101与外边缘区域102在冲压时受到的均是冲压拉力，因此圆环毛坯10在初步冲压时，压紧环11与环形板122之间可能存在的间隙不会再圆环毛坯10上留下痕迹，同第二冲压工装2中的冲压环21与定位环22之间的间隙也不会在圆环毛坯10上留下痕迹。

图7是本发明实施例提供的第二冲压工装的另一使用状态示意图，第二冲压工装2中的冲压环21将圆环毛坯10的外边缘区域102压紧在成型环231上。

结合图5～图7，冲压环21的周向上设置有多个通孔21a，成型环231上同轴设置有环形凸起233，环形凸起233上设置有与多个通孔21a一一对应的多个光孔233a，每个通孔21a与每个光孔233a内均插设一个螺栓234，螺栓234靠近冲压环21的末端上开设有梯形孔234a，梯形孔234a内设置有与梯形孔234a相配合的楔形块235，楔形块235将螺栓234固定在冲压环21上。在第二冲压工装2将圆环毛坯10的外边缘区域102冲压完毕之后，可保持第二工装处于图6中的状态，进而将冲压环21从冲压机40上拆除，通过螺栓234插入环形凸起233的光孔233a与冲压环21上对应的通孔21a，楔形块235插入螺栓234的梯形孔234a内，实现螺栓234对冲压环21与成型环231之间的连接。进而可对薄壁异形件20进行热处理，消除薄壁异形件20内存在的应力，提高薄壁异形件20的加工质量。楔形块235与螺栓234的配合便于拆卸，原有的螺母将螺栓234固定在冲压环21的上的结构可能存在螺栓234不能拆除的问题。

图8是本发明实施例提供的楔形块的结构示意图，图9是本发明实施例提供的楔形块的侧视图，如图9所示，楔形块235上设置有u形槽235a。u形槽235a的设置使得楔形块235具有一定的弹性，挤压楔形块235上的u形槽235a的空间使得楔形块235进入梯形孔234a，进入梯形孔234a后，u形槽235a的空间回弹，撑开梯形孔234a将楔形块235固定在梯形孔234a内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。