[发明专利]一种大型薄壁异型曲面构件制造方法

说明书

本发明提供一种大型薄壁异型曲面构件制造方法，通过下料→固溶处理→冷旋→切割→时效处理→机加的方法制造大型薄壁异性曲面零件，相较于现有技术中采用下料→冷旋→校形→冷旋→切割→固溶处理→时效处理→机加的方法，本方法工序更为简单，取消了校形、第二次冷旋两道工序，从而减少了大量的生产费用，使得生产成本显著降低。同时，通过对金属板坯在冷旋前进行固溶处理，大幅减轻了冷旋后零件由于处于复杂应力状态而再进行固溶处理时所导致的型面畸变，使零件成形精度显著提高，本发明方法得到的零件晶粒组织明显改善、质量好，服役性能和使用寿命大大提高。

技术领域

本发明属于合金产品加工技术领域，具体涉及一种大型薄壁异型曲面构件制造方法。

背景技术

大型薄壁异型曲面构件是国家航空航天、国防军工等重点领域的关键核心结构件之一，具有尺寸大、型面复杂、壁厚薄及精度高等特点，决定着航空、航天及国防装备的性能优异和升级换代。因此，掌握大型薄壁异型曲面构件的制造方法是极其重要的，对于满足当前航天领域的高密度发射需求以及武器装备的常规化战略值班，具有十分重要的意义。

目前，大型薄壁异型曲面构件成形采用的工艺方法是下料→冷旋→校形→冷旋→切割→固溶处理→时效处理→机加，该方法生产的零件型面精度较差，变形不均匀，且工序较为复杂，生产效率不高，加工成本较高。所以研究一种工序简单、成形质量好、生产效率和成形精度高的大型薄壁异型曲面构件制造方法已成为该领域技术人员迫切需要解决的技术难题。

发明内容

基于以上问题，本发明的目的在于提供一种工序简单、成形质量好、生产效率和成形精度高的大型薄壁异型曲面构件成形工艺方法。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种大型薄壁异型曲面构件制造方法，包括以下步骤：

S1、下料：采用龙门数控铣床将金属方形毛坯板材加工为后续工序冷旋压所需大小及厚度的板坯，通过压板等工装及机床真空吸附将金属方形板材固定于机床工作台上，加工位于板材中心的安装定位孔及吊装孔，并铣削去除板材多余材料至所需大小及厚度；

S2、固溶处理：将加工后的金属板坯在工业固溶淬火炉中进行固溶处理，金属板坯置于淬火炉放料框内，并采用专用热处理工装进行固定，根据金属板坯材料设定固溶温度，板坯入炉前先将炉温预热至该设定温度，并在达到设定温度后保温1～2h，使炉内温度充分均匀，待保温完成后快速打开炉门将载有金属板坯的放料框置于淬火炉内进行加热，当炉内温度重新达到设定固溶温度后进行保温，按金属板坯材料设定保温时间；

保温结束后，迅速将载有金属板坯的放料框转移至冷却水池中进行冷却，冷却水温为15℃至60℃，冷却时间为10～30min，且在冷却过程中，放料框在淬火炉送料机构的作用下做上下运动，使金属板坯冷却均匀；

S3、冷旋：将固溶处理后的金属板坯安装于大型卧式数控双轮旋压机上，通过压板、螺钉将板坯固定于芯模上，并由旋压机尾顶机构顶紧，保证该板坯在旋压过程中处于稳定状态，芯模及旋轮结构尺寸根据拟成形球底零件的外形及尺寸进行设计并制造，同时也按拟成形球底零件的外形及尺寸设置旋压轨迹，并编写与之对应的数控程序；

启动旋压机，执行编写的数控程序，芯模带动金属板坯进行顺时针旋转，转速为30～120r/min，双旋轮位置沿芯模中心呈对称分布，当旋轮接触到金属板坯时，板坯带动双旋轮进行顺时旋转，旋轮由板坯中心向板坯边缘按设置好的旋压轨迹做水平进给运动，进给速度为10～50mm/min，板坯由内到外逐步发生局部塑性变形至贴紧芯模，在整个旋压过程中，必须保证板坯稳定且无倾斜；

S4、切割：采用等离子切割去除旋压后球底零件大端旋压余量，将球底零件固定于切割专用工装上，沿零件外表面所做标记进行切割；