[发明专利]一种带内筋筒形件的斜轧式旋压成形方法

说明书

本发明属于金属塑性加工技术领域，公开了一种带内筋筒形件的斜轧式旋压成形方法，基于筒形件流动旋压工艺，本方法改变了旋压阶段中旋轮的工作角度，将旋轮相对芯模轴线设置一个0～15°的送进角φ，并采用正旋方式对工件斜轧旋压，具体包括以下步骤：S1、制备筒坯；S2、安装模具；S3、斜轧旋压；S4、卸料操作。本发明利用旋压成形过程中旋轮与筒坯相对运动的轴向摩擦分力fsubgt;rm/subgt;·sinφ，能够实时有效约束材料的轴向流动、促进材料径向流动趋势，实现提高带内筋筒形件加强筋高度的目的。

技术领域

本发明属于金属塑性加工技术领域，涉及带内筋筒形件的旋压工艺,具体地说是一种带内筋筒形件的斜轧式旋压成形方法。

背景技术

带内筋筒形件具备高筋薄腹的结构特点，其内加强筋能极大程度上提高构件的强度与刚度，并有效减轻构件的重量，是航空航天领域亟需的关键构件。目前，一般采用材料利用率高、设备工装简单及成形载荷低的旋压成形工艺（逐点渐进成形工艺）来实现带内筋筒形件的高性能近净成形。

对于带内筋筒形件而言，内筋高度是主要设计参数，这就要求成形过程中材料在充筋区的径向流动要尽可能大。然而，带内筋筒形件的流动旋压成形过程中材料主要发生轴向流动，该主要流动特征与材料成形要求存在矛盾，最终往往使得筒形件加强筋的成形高度不足。

目前，国内针对带内筋筒形件加强筋成形高度不足的问题已初有研究：

一、针对轮齿旋压沿轴向填充不均匀的问题，（程秀全, 尚越, 夏琴香. 杯形薄壁梯形内齿旋压成形工艺的试验研究[J]. 锻压技术, 2009, 34(01): 56-60.）中提出一种采用橡胶挡圈在工件尾部实施轴向加压的方法，借助橡胶挡圈抑制筒坯材料的轴向流动，加大材料沿芯模齿槽径向流动趋势，以达到有利于工件齿形填充的目的。

二、针对带内筋筒形件旋压成形过程中加强筋充填高度不足的问题，申请公布号为CN109940079A的中国专利申请文件中，提出一种在现有芯模上增加一个固定环和一个轴向约束环的方法，这两环之间通过套有压缩弹簧的支撑杆连接，在旋压成形过程中，工件自由端伸长会带动轴向约束环和支撑杆向固定环方向移动，使支撑杆上的压缩弹簧被压缩，进而给筒坯自由端提供反方向的轴向力，增加材料轴向流动阻力，以达到提高加强筋充填高度的目的。

上述两种方式，一定程度上可以提高带内筋筒形件的筋高，但因其均采用在筒坯尾部直接提供轴向约束以限制材料轴向流动的方式，旋压成形过程中，只有当筒坯尾部接触到约束机构后才会产生轴向约束力，并不能提供实时约束。最主要的，当筒坯长度过长时，还极易在筒坯中间出现隆起失稳的缺陷。

三、针对带网格内筋筒形件难以成形出较高加强筋的问题，（朱宝行. 带网格内筋薄壁筒形件流动旋压工艺研究[D]. 上海交通大学, 2019.）中提出采用多道次流动旋压工艺，该方式相较于一道次流动旋压工艺，所成形构件的加强筋高度有较大提升，但与此同时，构件极易出现穿筋缺陷，导致构件并无法满足正常使用要求。

综上所述，现有技术中用于提高带内筋筒形件加强筋高度的方法均存在一定局限性，并不能在保证构件质量的前提下，有效提高加强筋的高度。

发明内容

为解决现有技术中存在的以上不足，本发明旨在提供一种带内筋筒形件的斜轧式旋压成形方法，以能够实时有效地约束材料的轴向流动、促进材料径向流动趋势，进而实现提高带内筋筒形件加强筋高度的目的。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种带内筋筒形件的斜轧式旋压成形方法，基于筒形件流动旋压工艺，改变筒形件流动旋压工艺中旋轮的工作角度，将旋轮相对芯模轴线设置一个送进角 φ，对工件斜轧旋压。