[发明专利]一种成形带环向内筋大型复杂薄壁壳体的方法

说明书

技术领域

本发明属于旋压成形领域，具体涉及一种成形带环向内筋大型复杂薄壁壳体的方法。

背景技术

在航空航天及兵器领域，如图1所示的口部带环向内筋的大型复杂曲母线薄壁壳体具有十分广阔的应用需求和前景。由于该类零件外形为复杂曲母线构形且口部锥角接近于零，内形带有环向内筋，因而形状复杂，而且精度要求高，因此加工制造难度大。周强等基于有限元模拟软件ABAQUS建立了带环向内筋锥形件强力旋压的三维有限元模型(周强，詹梅，杨合.带横向内筋锥形件旋压应力应变场的有限元分析[J].塑性工程学报，2007，14(3)：49-53)，进而采用该模型研究获得了典型的带环向内筋锥形件旋压过程中应力场和应变场的分布特征。其结果可为带环向内筋锥形件旋压工艺参数的确定提供了参考依据。马飞对带环向内筋锥形件强旋成形过程进行了系统的数值模拟与实验研究，提出了带环向内筋锥形件强旋成形过程合理工艺参数的选择准则(马飞，复杂锥形件强旋成形过程关键问题研究，西北工业大学工学博士论文，2009)。但上述工作主要针对带环向内筋锥形件的旋压成形，且只是研究了其中由预制锥形坯成形带内筋锥形件的旋压工步。王振杰等人采用剪切强旋和加热普旋相结合的工艺方法，成形出了此类带内环向筋的薄壁曲母线类型零件，但其外型面的精度需要通过后期的机械加工来保证，而且，该工艺需要设计制造至少两个道次的旋压模具(王振杰，马世成，杨俊，王东坡.带内加强筋曲母线零件旋压成形技术.航天制造技术，2006，(6)：42-43)。因此该成形方法不但工艺复杂，所需模具多，成本高，加之换模调模费时费力，更换模具之后需要重新定位，降低了成形精度。

发明内容

为克服现有技术中存在的模具多、旋压工艺复杂、生产周期长、成本高、换模调模困难等不足，本发明提出了一种成形带环向内筋大型复杂薄壁壳体的方法。

本发明采用强旋和普旋相结合的复合旋压方法成形带环向内筋大型复杂薄壁壳体，包括如下步骤：

步骤一，确定毛坯尺寸；

毛坯尺寸包括板坯1的直径D₀、厚度t₀。

I、根据式(1)确定板坯1的厚度t₀。

t₀＝t_max+Δt                                       (1)

式(1)中，t₀为板坯1的厚度，t_max为旋压零件筋部的最大厚度，Δt为厚度余量，且Δt＝0.5～1.0mm。

II、采用公式(2)确定板坯1的直径D₀。

D0=2V/πt0+ΔD---(2)]]>

式(2)中，V为零件体积；ΔD为加工余量，且ΔD＝50～70mm；D₀为板坯1的直径；t₀为板坯1的厚度。

步骤二，确定板坯1上开始充筋处的半径；

采用公式(3)确定板坯1上开始充筋处的半径值r。

r=V′/(πt0)---(3)]]>

式(3)中，V′为零件顶部到开始充筋处的体积；t₀为板坯1的厚度；r为板坯1上开始充筋处的半径值。